现如今石油钻采、修井作业,逐渐向纵深发展,传统意义上的石油钻探钻井开采设备比如液压动力大钳根本满足不了时代的需求。传统的动力大钳在上卸扣过程中,不仅效率低而繁琐,而且了存在诸多安全隐患等,再加上近十年来我国开发研制的铁钻工产品及其技术还不够成熟,与国外相比差距大,有着很多的局限性。在此背景下,结合国内外学者和高校人员研究的相关文献资料,提出了一种对轨道式井口钻柱螺纹自动上卸扣系统的研究,本文主要是研究其钳体部分及其工作特性。本文通过查阅国内外液压大钳和各种铁钻工现状,提出了一种自动化、高效率的轨道式铁钻工整体结构方案;结合其主要研究内容及课题需求,提出并设计了轨道式铁钻工的整体结构和工作原理,列出其性能参数,优先选取轨道式铁钻工旋扣装置、冲扣装置的上钳及下钳结构设计和工作流程。通过力学特性分析,建立其钳体部分的力学模型,利用ADAMS软件对其接触仿真,得出接触力、驱动力变化曲线;同时利用机构分析与综合的原理和方法得出旋扣装置各个关键点的运动学分析。通过参数优化,建立其钳牙的力学模型,利用MATLAB软件中多目标规划优化问题求解咬合深度和当量摩擦因素的最优解;利用workbench软件对其钳体部分的关键件进行有限元分析。另外,结合轨道式铁钻工的钳体部分研究对后续工作提出了改进建议和展望。