无杆采油方式也是当下人工举升方式之一。针对当前有杆采油方式井上设备传动环节复杂,效率低下以及杆管偏磨等问题,同时为了适应定向井和大斜度井等特殊井,提出并设计了以齿轮齿条作为传动机构实现平面旋转运动转换为竖直平面往复运动的新型无杆泵举升方案,井下驱动往复抽油泵采油设备,在井下以旋转电机带动往复抽油泵进行人工举升。本文通过对井下驱动往复抽油泵的两种不同方案进行优缺点对比,以滚珠丝杠以及齿轮齿条分别作为传动机构,最终选择以齿轮齿条作为传动机构的方案。对井下驱动往复抽油泵传动系统中的主要零部件进行了设计,对系统输出端的锥齿轮机构进行了模态分析,求出其固有频率,结果显示最小固有频率远大于系统激振频率,不会发生谐振现象。同时完成了三维模型建立,然后对传动系统进行了模型简化,为了方便分析,将模型集中简化到齿轮齿条上,对其进行动力学仿真,主要分析齿轮齿条的输出响应,得出在变加速启动时,能够在一定程度上减轻由于系统惯性所造成的振动冲击。最后,对井下驱动往复抽油泵传动系统中的齿轮齿条进行优化设计,确定其优化数学模型,以体积最小为目标函数,选取模数、齿数和齿宽为设计变量,对设计变量进行约束,最后利用MATLAB软件中的fmincon函数对其传动系统进行优化,分析其优化结果,得出优化前后系统体积减小,可靠度增高,重合度近似不变。