近年来,机械结构学方面的研究和进展对机构学的发展起到了重要的推动作用。利用图论等作为工具对机构运动链结构进行研究使机械结构学的分析过程变得更加简明、清晰。机械设计创新作为机构学的主要任务,其目标是提出能够满足预定功能要求,且具有优良工作性能的独创性结构类型。重型夹持装置由于其运动过程中的特殊性以及在锻造操作机中起到的重要作用,要求其在重载工况下,能够保证大型构件夹持的稳定性。因此,对重型夹持装置进行承载能力、稳定性的综合分析,以及在此基础上对其进行结构优化,从而发明新型高稳定性的重载夹钳就具有十分重大的意义。论文完成的主要工作和成果体现以下几个方面：本文首先以典型的锻造操作夹持装置为基本雏形,将夹持装置和锻件作为一个整体进行分析,提出了一种以减小钳口自由度、提高力封闭性能为目标的夹持装置拓扑变元优化的方法并建立了优化后的夹持装置构型。然后文中考虑夹持装置拓扑邻接矩阵建立了夹持装置统一力学模型,分析了由变元优化产生的对夹持装置钳口力封闭性能的影响,对优化前后的夹持装置承载能力进行量化计算。最后利用ADAMS多体动力学仿真软件,对优化前后的夹持装置承载能力进行虚拟样机仿真,发现其结果与理论分析结果相吻合。对优化前后的夹持装置承载能力进行现场实验测试。实验结果表明,优化后的夹持装置大大的提高了夹持装置在垂直位置的承载能力,验证了变元优化的合理性和可行性,为该优化方法运用到实际夹持装置中奠定了良好的基础。