传统的有限元分析研究对象多为单个物体，特别是没有考虑复杂机构多个构件之间的相互作用和相互运动关系。本文考虑央持机构在运动过程中机构多个构件之间的相互作用和相互运动关系，通过求解夹持机构的边界条件，将ANSYS和ADAMS相互结合，创建了夹持机构的动态有限元模型；分析了随着旋转速度、倾覆力矩和摩擦系数以及连杆长度的动态变化对夹持机构应力的影响，通过分析夹持机构在抬升运动过程和旋转运动过程中其应力变化情况，将央持机构有限元应力分析扩展到动态的研究范围；分析结果表明，央持机构在运动过程中的应力值远大于其独立静态模型的应力值，所以，在对其进行强度和刚度分析时，必须以其运动过程中的最大应力值为标准。 本文对夹持机构的锻件下垂偏角进行分析，求解出夹持机构在水平位置和垂直位置时的锻件下垂偏角，分析倾覆力矩和摩擦系数对夹持机构锻件下垂偏角的影响，分析在旋转工作过程中其锻件下垂偏角的变化。 在夹持机构有限元分析的基础之上，对其进行结构优化设计。首先对夹持机构进行整体结构优化，优化结果表明，优化后的夹持机构能输出更大的夹持力，使夹持机构的承载能力提高了16.7％，而其所需原动推力则减少了12％，优化后夹持机构的性能有了显著的提高。接着对夹持机构的各个主要部件进行结构优化，分析结果表明，其结构优化设计满足强度要求并且达到了减轻其重量的目的。 为了验证本文所建有限元模型及其结构优化设计的正确性，本文对夹持机构中的连杆进行了实验测试研究，测试出连杆优化前实验模型和优化后实验模型分别在其最大载荷下的应力、应变和变形位移值，并对其测试结果进行分析，分析结果表明，连杆优化后的实验模型满足其强度要求，并且达到其优化设计减轻重量的目的。实验测试的结果验证了本文所建有限元模型及其结构优化设计的正确性。