重载夹持装置承载性能的高低直接影响其操作的可靠性与夹持稳定性。定量分析和明确各工况下重载夹持装置的承载性能及其影响因子,对重载夹持装置的设计与应用具有重要的意义,同时一种新型的高效节能的重载夹持装置对于提高锻造操作机的工作能力具有很大帮助。论文完成的主要工作包括：第一章阐述了操作机的应用及重载夹持装置的主要形式,研究了重载夹持装置承载性能和结构优化设计的现状,分析了其不足之处,并给出了本文研究的主要内容。第二章以压杆式重载夹持装置为研究对象,建立了其承载性能的分析模型。分析计算了夹持装置传动机构的传力比与锻件直径的关系,基于力矩分解法分别建立了夹持装置无偏角及有下偏角两种工况下夹持锻件时钳口在任意角度的夹持效率的计算模型。对影响钳口夹持效率的因素进行了分析,获得了能够提高夹持效率且影响权重较大的结构参数,为探讨动态承载工况下夹持装置承载性能的变化规律和以提高承载性能为目标的夹持装置改进设计提供理论支持。第三章提出了重载夹持装置结构胞变设计技术,以典型压杆式重载夹持装置为设计原型,以提高承载性能为目的,通过对影响其承载性能的结构参数进行多层次胞变操作,实现了重载夹持装置的改进设计,通过对重载夹持装置改进前后承载性能的数值模拟及结果对比分析,证明了重载夹持装置改进设计的可行性。第四章研究了重载夹持装置传动机构的多目标优化方法,根据传动机构的参数确定了设计变量及其约束条件,建立了传动机构的多目标优化模型。采用多目标优化算法求解,将优化结果与数值模拟分析结果进行了对比,验证了优化结果的准确性。第五章通过整机装配体模型的有限元仿真分析,验证了改进后重载夹持装置的结构强度,并对钳臂结构进行了拓扑优化,得到了钳臂较完善、较合理的结构构型,使其材料分布趋于合理。同时对重载夹持装置改进前后在最大载重状态下旋转的过程进行了动力学仿真对比分析,验证了本文所构建的针对夹持装置钳口任意位置夹持效率计算模型的准确性及对重载夹持装置胞变设计的合理性。