抽油机是石油开采的重要设备之一,本文在对目前现场应用的各种抽油机调研分析的基础上,提出了改善抽油机的节能效果,应着重从改进结构、采用节能电气设备、采用节能元件和改变平衡方式等几点着手。基于这几点节能理念,针对低产量油井提出了一种新型齿轮传动抽油机。并对抽油机的换向机构提出了两种方案,确定了新型齿轮传动抽油机的整体方案。进而对选定的抽油机方案进行设计及分析,论文主要包括以下几部分:首先,完成了新型抽油机电机、减速器、联轴器和钢丝绳的选型,并设计了不完全齿轮、齿条、天轮、机架、平衡重、移位机构及往复架整体结构;对轴和不完全齿轮进行了模态分析,得出一阶固有频率分别为79.11Hz和576.05Hz,高于抽油机的工作频率,不会发生共振;对齿轮齿条啮合进行静力学分析并对材料重新选择;其次,建立了抽油机的三自由度含单侧间隙碰撞的强迫振动力学模型,选择Hertz-damp碰撞模型对其模拟,利用MATLAB/Simulink数值求解,并讨论了主要参数对最大碰撞力和速度的影响;之后,建立了抽油杆柱的一维波动方程(吉布斯方程),给出其差分格式;对差分方程的边界条件进行讨论,重点讨论了新型抽油机杆柱运动波动方程的上边界条件;并编程求解常规抽油机和新型抽油机杆柱运动差分方程,得出了抽油杆的悬点示功图;最后,分析了齿轮传动抽油机冲程、冲次、配套抽油泵泵径和井液动力粘度对抽油杆受力的影响,得出:随着冲程、冲次和泵径变大,抽油杆受力波动范围变大,且当冲次变大时,抽油杆上端所受交变载荷变化剧烈,不利于安全工作,因此新型抽油机适用于低冲次采油,并得出随着井液动力粘度的变大,抽油杆的应力波动范围变小,这与常规抽油机的规律不同,主要是由于新型抽油机特殊的位移曲线。