单牙轮钻头是一种近几年发展起来的新型钻头，目前已在油田上得到使用。而具有偏移距的偏心球形单牙轮钻头的研究在世界上是空白。本文针对单牙轮钻头的结构特点和工作原理，详细研究了单牙轮钻头与岩石的互作用机理，主要内容有以下几个方面： 1.采用空间双圆柱坐标系、完整地建立了单牙轮钻头几何学和运动学基本方程，它是钻头研究的理论基础。 2.在几何学、运动学的基础上，通过编程分析研究了单牙轮钻头牙齿在井底的切削运动，这对分析单牙轮钻头的运动状态和改进钻头设计有着重要的作用。 3.通过钻井模拟实验，研究了普通单牙轮钻头和偏心单牙轮钻头的扩眼及侧切特性，取得一些新的认识规律。 4.对单牙轮钻头进行了动力学研究，得出了钻头体及牙轮的动力学方程，并结合试验进行了验证。 总之，通过研究本文取得了一些有用成果，对单牙轮钻头的设计具有重要的指导作用。