卡压式机械连接器用于石油管道铺设与修复的连接，是一种结构简单、连接快速的非焊接管道连接器。石油管道作为石油运输的主要设备，其可靠的工作直接关系到石油的产量与经济效益。石油管道的工作环境较差，随着使用年限的增加，失效率也在增加，研究密封可靠的卡压式机械连接器尤为重要。论文主要研究了卡压式机械连接器密封性能的影响因素与连接机具结构优化。首先，分析金属接触密封的微观现象—金属流动，研究形成金属流动的外部因素与内部因素，通过改变金属内部晶粒结构形式与合金元素的含量，减小金属流动时阻力，提高金属静密封能力；其次，分析输送介质压力变化改变管道与连接器的外径，微小的尺寸变化影响密封面的接触压力，运用ANSYS数值分析模块计算压力变化与密封的关系；改变接触面材料力学性能，改善密封能力，研究表明管道介质内压与降低接触面金属材料屈服强度均可提高金属流动性、增加接触面压力均值；最后，设计连接器的振动实验，求解管道连接器的模态与谐响应特性，验证连接器抵抗振动的能力。本文最后运用拓扑优化方法，对连接机具缸体设计，减少连接机具的质量。初始设计的连接机具本体材料42CrMo，结构体积较大，安全系数较高，最大应力远小于材料的许用屈服强度。首先将缸体的材料替换为屈服强度较高的铝合金，连接机具的整体质量明显减小；其次将四个主推液压缸增加到八个液压缸，使得连接机具结构紧凑，质量减少；最后运用拓扑优化方法，对缸体外形优化，减去多余的材料，进一步减少连接机具的质量。优化后的连接机具，质量减少非常明显。