本文在充分调研、分析现场修井作业工艺及国内外各种修钻井机械自动化技术的基础上,提出了一种能较好地实现管柱拉送排放、管柱抓取、管柱扶正、对中及管柱上卸扣的机械自动化的系统方案,并将该系统命名为新型修井作业机械化系统,该系统主要由自动化修井作业钳系统和新型修井作业起升系统两大部分组成。本文主要进行的是新型修井作业起升系统的设计、理论研究及虚拟样机仿真研究工作。首先进行了新型修井作业起升系统各组成部分的详细合理的设计,并利用SolidWorks软件创建出整套系统的三维实体模型。采用ADAMS的运动学和动力学理论,推导出了吊卡重心的位移、速度和加速度方程,得出了吊环旋转副支反力和吊环液压缸的推力方程。针对扶正机械手推送油管系统,在给定的系统的运动规律下,进行了扶正机械手推送油管的逆动力学分析,采用等效动力学模型,建立了扶正机械手推送油管系统的动力学方程,获得了液压缸推力的解析表达式。创建用于仿真分析的四种三维实体模型,并将各模型通过COSMOS/Motion插件修正处理后导入到ADAMS中。在ADAMS中,先对扶正机械手推送油管及吊环吊卡的摆出过程进行了动力学仿真,仿真结果指导液压系统的设计,再根据新型修井作业起升系统各组成部件运动的不同,利用ADAMS/Hydraulics模块创建液压回路,分别对扶正机械手摆出过程、扶正机械手推送油管过程及吊环吊卡摆出过程进行机械系统、液压系统联合仿真,获得了各组成部件的各种动态特性,找到有利于各组成部件运动工作的液压系统参数,为实际液压系统元件的选择提供理论依据,缩短实际液压系统的调试和试验时间。本文最后对油管与完全摆出状态的扶正机械手的接触碰撞过程及油管与扶正机械手摆向井口的接触碰撞过程进行了机液联合仿真,仿真分析了扶正机械手承接件的材料、油管重量及节流阀开口大小对接触碰撞过程的影响,根据仿真分析结果,得出当扶正机械手承接件材料为橡胶及节流阀开口较小时,接触碰撞过程产生的接触碰撞力较小、碰撞回弹幅度较小及接触碰撞次数较少。