齿轮是机械装备的重要基础件，大部分机械设备都需要用齿轮作为传动部件。在生产加工技术迅速发展的今天，将工业机器人应用到齿轮的加工中具有重要的意义。本文以此为背景，结合现有机械爪研究理论与成果，阐述了齿轮专用机械爪虚拟样机的设计与仿真实验过程。最后生产物理样机对机械爪的实际性能进行试验研究。在对现有工业机器人机械爪的类型和应用领域进行分析研究的基础上，根据齿轮的拓扑结构，为工业机器人设计了配套于数控铣齿机床的专用机械爪。针对机械爪实际应用的技术要求，利用系统学综合分析法分析了影响机械爪性能的各个要素，确定最优设计方案。在该方案的基础上，利用模块化设计方法将机械爪按功能的不同拆分为若干单元，通过Pro/E软件强大的三维设计功能，将机械爪各功能单元分别进行三维设计建模。然后将各个功能部件按照实际装配关系进行装配得到机械爪虚拟样机的三维模型，利用Mechanism模块对机械爪工作过程进行动态模拟。截取合适的三维模型导入HpyerMesh，建立有限元模型，加载后再导入ANSYS中得到核心部件的应力分布情况。最后，通过CAD二维工程图进行机加工，得到机械爪物理样机。通过理论探讨与分析研制了一种齿轮上下料用机械爪，其研发过程中涉及的三维设计建模和仿真分析能为其他类型的机械爪早期产品的开发提供借鉴。