科学技术是第一生产力，随着科技水平的不断提高，机械自动化与石油钻井设备不断的进行着有机的结合，钻井设备的自动化已然成为当今石油机械行业的发展趋势。在钻井作业时，传统的钻杆排放操作方式需要工作人员与钻杆直接接触，司钻、井台钻工、井架工要手动密切配合，稍有不慎便可能造成事故。此外，钻井工作环境恶劣，因此钻井安全生产问题显得更为突出。高性能的机、电、液一体化的钻杆排放系统，具有很高的适应性、经济性、高效性、可靠性和先进性，钻杆自动排放系统实现了起下钻操作的自动化控制，目前,钻杆排放系统已经在深水海洋钻井平台上得到了广泛的应用，在钻井作业的经济性和安全性等方面得到了很大的改善。陆地钻井作业仍采用传统的人工作业，效率低下，危险性高。本文对陆地钻机的结构和常用机械起重设备结构特点进行分析的基础上,设计了立柱式钻杆排放系统，它适合定制配备到主流的陆地钻机上。它降低了传统的钻井工作需要的工人劳动强度，减少了井口作业人数，提高了工作效率，减轻了安全隐患。本文主要完成了以下几方面的工作：首先，本论文对课题研究背景以及国内外研究现状进行了详细的论述，在此基础上阐述了本课题研究的目的、内容及意义。其次，分析陆地钻机的结构形式，对钻杆排放系统进行总体方案的设计，包括系统总体功能的分析、设备的主要参数、系统的总体布局方案以及初步的结构方案。第三，在初步结构方案的基础上，对系统的机械结构进行设计，通过三维建模软件进行实体建模，并对系统进行了简要的运动仿真分析。第四，对系统进行静力学分析，并利用旋量理论对系统进行运动学分析。最后，根据执行方案的动作要求，设计钻杆排放系统的液压系统。