近年来,随着惯性约束聚变装置的不断发展,装置内部激光通量的不断提高,如何保证高打靶精度已经成为这项高新技术研究的主题。由于装置内部存在数目众多的光学元件,在完成激光打靶功能时,高强度通量的激光束穿过光学元件,会引起的装置内部污染物含量的上升,进而导致光学元件损伤并影响打靶精度,所以需要对激光器装置内部的洁净度等级进行控制,并对装置内部存在损伤的光学元件实现自动化在线维护及拆装更换。本文针对倍频模块的可替换单元设计了基于摩擦轮传动的洁净转运箱,并对洁净转运箱的传动机构和洁净状态进行了进一步研究,为实现惯性约束聚变装置终端光学组件中可替换单元的自动化维护拆装奠定了基础。首先,本文对倍频模块洁净转运箱复杂的工作环境进行了分析,确定了基于摩擦轮传动洁净转运箱的设计目标和设计要求。明确了洁净转运箱的总体方案设计,对洁净转运箱的主要构成部分传动机构、箱体结构进行了结构方案设计,并确定了洁净转运箱的工作流程。其次,对基于摩擦轮传动的倍频模块洁净转运箱传动机构中的主从动摩擦轮接触连接部分进行了接触仿真分析,根据仿真结果确定了洁净转运箱传动机构在满足摩擦轮间的最大静态接触应力较小时的主从动摩擦轮材料。并探究了传动机构中摩擦轮的安装参数对两摩擦轮间接触强度的影响;依据摩擦轮间安装参数的仿真分析结果,分析了传动机构中悬臂轴结构的合理性。然后,建立了洁净转运箱在各工作位置时的气相流场分析模型,根据流场分析结果确定洁净转运箱内部气体流动状态,并分析了可有效避免外部污染气体进入流场系统内部的节流板上正压洁净气体输入速度。建立了圆形颗粒污染物的仿真模型,将其导入气相流场分析模型中进行颗粒二相流分析,探究了污染物颗粒尺寸与节流板上正压洁净气体的输入速度对倍频模块洁净转运箱内部洁净状态的影响因素。最后,对洁净转运箱的主要机械结构传动机构和箱体结构进行了响应面结构参数优化设计,以结构中部分零部件尺寸作为设计变量,以机构的最大总体变形条件和最大等效应力条件为状态变量,获得了机构最轻化质量,并分析了此时结构所受静力。