本文以火炮高平机为研究背景,基于现代机械设计理论与方法,将螺杆气压式高平机与液体气压式高平机作为研究对象,对其进行性能优化以及关键部件的特性分析。火炮螺杆气压式高平机工作环境的温度存在一个波动范围,无法人为控制,影响到其平衡性能和高平机手轮力。传统的优化设计较少考虑温度等不确定性因素对手轮力的影响。为了提高高平机的稳健性和可靠性,降低高平机手轮力对温度变化的敏感度,基于6σ稳健优化方法,将工作温度作为影响手轮力的不确定因素,对高平机进行稳健优化设计。优化结果表明,在温度变化相同幅度时,手轮力变化值减小,优化结果降低了高平机手轮力对温度变化的敏感度,提高了高平机的稳健性。密封件作为以高压气体为弹性介质或利用液压控制高平机不可缺少的关键部件,在调整高低射角过程中密封紧塞件产生的摩擦力对平衡性能以及手轮力产生不小的影响。本文在确定橡胶材料本构模型的基础上,采用有限元分析方法对密封件进行摩擦力分析,为高平机平衡性能与密封件优化提供计算依据。在对液体气压式高平机特性分析的基础上,建立参数优化模型,以减小调炮过程中最大不平衡力矩为优化目标,采用多岛遗传算法进行参数寻优,将优化结果与原始方案进行对比,达到了改善平衡性能的设计目标,使得不平衡力矩在射界范围内控制在可操作范围。液体气压式高平机在受到冲击载荷时,由于液压油弹性模型较小而产生压缩,因此推导液压油柱刚度公式,并通过建立特殊射角处高平机包含液压油的有限元模型,对其进行刚度计算,验证理论公式的正确性,并为火炮动力学分析提供依据。