螺栓节点球是球节点网架的最关键件部件,其质量好坏直接影响到网架的质量和安全。由兰州理工大学承接国家计委重点科技攻关项目“空间过球心任意分布轴线螺纹孔及端面数控加工设备研制“而研发的一种新型的节点球自动分度夹紧装置,可实现节点球自动化加工,大大地提高了生产效率。该装置通过使用,其工作性能有待进一步提高。本文以机械振动、机械优化设计为理论基础,应用有限单元法,采用大型通用有限元软件ANSYS,对节点球自动化分度夹紧装置进行静动态特性分析及结构优化。本文主要完成以下研究工作:1.对夹紧装置的关键部件夹爪进行接触分析,对丝杠和整体进行静动态分析,找出影响变形和应力分布的主要因素以便进一步改进。2.对夹紧装置的关键部件丝杠及整体进行动态分析,找出影响其稳定性的主要因素以便进一步改进。在动态分析中首次创新性的提出了用V字或人字型弹簧单元模拟结合面法向和切向刚度。3.通过静动态分析发现在燕尾导轨斜面引起较大变形、等效螺母与丝杠的连接部位应力较大、丝杠和燕尾滑板的连接部件发生较大幅度的摆动。为了改善其性能文中提出用矩形导轨代替燕尾导轨,大大减小了变形提高了刚度。提出在螺母、丝杠连接部位的两个端面各增加一个突台以增大接触面积减小了最大应力。对连接部分的中间段采用十字型截面,减轻了结构的重量而且增大了其动刚度而且使连接部分的应力分布得到很大的改善。4.提出了基于灵敏度分析的有限元参数化结构优化方法在夹紧装置中的应用。通过对连接部位十字型截面的各个尺寸对最大应力、最大位移和体积的灵敏分析,将灵敏度较大的尺寸为作为参数进行基于有限元的参数化结构优化。将尺寸优化后模型和原始模型进行对比,其静动态性能有了较大的提高。5.本文中的基于灵敏度分析的参数化结构优化方法不只是适用于夹紧装置的研究,其它机械系统设计研究改进可以采用同样的思路和方法,它可以推广到其它各种复杂结构机械系统的开发研究中,故本文的研究方法及结论具有广泛的工程意义。