兰州重离子研究装置(HIRFL)目前由SFC(扇聚焦回旋加速器)、SSC(分离扇回旋加速器)、CSRm(冷却储存环主加速器)和CSRe(冷却储存环实验平台)构成,其中SFC作为唯一的注入器不能同时保证SSC与CSRm的供束。为了提高整个HIRFL的运行效率,近代物理研究所为SSC专门设计了一台CW运行的重离子直线注入器,能够为SSC提供能量为0.58MeV/u或者1.025MeV/u,质荷比为3-7的强流连续的重离子束。它由一台ECR离子源、一台RFQ和四台IH-DTL构成。本论文从动力学优化设计出发,依次对SSC直线注入器IH-DTL1的高频仿真设计、高频腔体测量、功率耦合器设计、高功率锻炼和束流调试进行讨论分析,同时束流动力学相关的PIC粒子跟踪模拟贯穿整个论文。对IH-DTL1腔体测量以及功率锻炼过程中发现的问题做出了分析并解决,且在IH-DTL2的设计中进行了针对性的优化。通过SSC直线注入器RFQ及IH-DTL1的束流实验,验证了其动力学设计的有效性。通过对SSC直线注入器IH-DTL1的动力学模拟分析,发现了其在保证束流品质的前提下引出能量在一定范围内连续可调的特性,并通过初步的束流实验进行了验证。另外通过对IH-DTL3、4进行束流动力学研究提出来将其合并成一个加速腔改进方案,使整个SSC直线注入器更加紧凑。基于在SSC直线注入器设计和调试的经验,近代物理研究所为医用重离子装置HIMM提出了注入器的升级改造项目即采用紧凑型直线注入器代替原来的回旋加速器。采用直线注入器能够大提高同步环注入束的流强及束流品质。本论文针对HIMM直线注入器的束流要求进行了主加速段DTL的动力学设计,采用了KONUS束流动力学方案使得加速梯度非常高,从而整个DTL可由一个独立的IH型加速腔实现。通过对加速结构的优化,将该DTL中束流发射度增长限制在10%,并且有足够强的误差容忍性。根据动力学设计的结果进行了腔体高频设计,着重对IH-DTL的电场分布、调谐器调谐能力及耦合器的优化选择进行分析讨论,最终确定了腔体的结构。最后基于高频设计得到的腔体电场分布对HIMM直线注入器DTL段进行全面的束流动力学模拟计算,增加了设计的可靠性。通过上述SSC直线注入器和HIMM直线注入器的设计研究,为近物所常温直线加速器的设计和运行积累了丰富的经验。