烟支分离装置是卷接机的典型装置之一，其主流结构为滑块轮式悬臂分离结构。作为机械产品创新的有效途径，伺服驱动的应用已成为当前卷接机的发展趋势之一，其核心技术路线是用伺服电机驱动系统取代传统机械中的动力装置与传动装置。在国外，伺服驱动在卷接机上已经得到广泛运用，如德国HAUNI公司研发的M-series卷接机组，大量采用独立伺服驱动技术代替机械传动方式，降低了生产成本，提高了机组的运动精度。国内正处于引进、消化和吸收M-series卷接机组相关技术的阶段，而对其开展的自主研究较少。将伺服驱动用于分离装置的关键在于优化分离装置的负载特性，减小其负载特别是动态负载。本文以超高速卷接机中的烟支分离装置为研究对象，以伺服驱动应用为背景，研究滑块轮式分离装置的负载特性优化及结构改进。首先，建立当前滑块轮式分离装置的Pro/E三维动力学分析模型，利用虚拟样机技术对其进行动力学分析，计算其负载转矩，分析负载特性，研究负载来源。接着，针对凸轮曲线优化问题，研究并提出了一种对先对凸轮曲线进行调制、再利用粒子群优化技术进行优化的方法。针对标准粒子群优化算法在处理多模态优化问题时的早熟收敛现象，提出了一种多样性反馈与控制的粒子群优化算法。然后，建立了滑块轮式分离装置的动力学数学模型，以有利于伺服驱动为目标，基于凸轮曲线优化，使用提出的优化方法和优化算法，对装置的负载特性进行了优化，优化结果显示分离装置的负载波动减小，降低了分离装置对伺服电机性能的要求。最后，针对当前滑块轮式分离装置分烟运动块质量大、等待时间长的缺点，对分烟运动块相关零件进行了改进设计，减少了分烟运动块质量、缩短了等待时间，在进一步降低负载波动的同时，分烟块分烟运动特征参数得到改善，有利于降低分离过程中烟支受损的风险。