中国散裂中子源(CSNS)的快循环同步加速器(RCS)采用负氢离子电荷剥离的注入方法。注入过程中，99％的负氢离子将在主剥离膜设备中完成电荷剥离，转化为质子。电荷剥离反应与循环质子重复穿越将在膜片上沉积大量的能量，产生的高温使得膜片的寿命非常短，因此需要设计并研制一台具备在线更换失效膜片功能的主剥离膜设备。　　本论文围绕主剥离膜设备的研制工程任务，开展相关的研究工作，涵盖了膜片的寿命分析与固定方案优化，关键组件的设计与研制以及该设备的调试与测试验收等全部内容。　　在膜片的寿命分析中，本文基于膜片最高工作温度的分析结果计算了膜片的蒸发率和辐射损伤，从而衡量出膜片的使用寿命。此外，还提出了一种新的膜片热变形分析方法，对膜片工作中的褶皱情况进行了仿真，并基于该方法对膜片的固定结构进行了优化，为同类问题的分析研究提供了重要的参考依据和解决方法。　　在主剥离膜设备的设计与研制中，本文采用了计算机辅助CAD/CAE系统仿真设计一体化流程。利用ANSYS有限元分析软件着重对关键设备的稳定性与可靠性进行了校核与结构优化，为设计与研制工作提供重要理论依据。　　最终对主剥离膜设备进行了调试与测试，验证了各项技术指标达到设计要求，并顺利的完成了鉴定验收。