我国目前面临着能源短缺与大量石油资源未能有效开发的突出问题。由于技术水平的制约,平均采收率不到35%,尤其是占据机械采油设备中绝大多数的抽油机的性能直接影响了石油采收率。增加冲程和降低冲次是提高抽油机性能的有效手段,因此研发一种长冲程、低冲次的抽油机对降低采油成本和提高综合经济效益具有积极意义。经分析,传统游梁式抽油机已无法满足现阶段油田的需求,本文针对现有的无游梁式抽油机的不足,结合现场需求,提出了一种新型机械换向滚筒式抽油机,制定了抽油机的整体设计方案,该机采用胶带传动及大传动比的摆线针轮减速器进行减速,应用新型机械换向装置进行换向,并应用天车轮系进行增程。新型抽油机的换向方式采用纯机械换向,应用由曲轴、连杆、扇形齿轮、摇杆、圆柱齿轮等构成的行星轮系。其中曲轴与连杆连接,连杆与扇形齿轮固定连接,扇形齿轮与圆柱齿轮啮合,摇杆保证扇形齿轮与圆柱齿轮之间的中心距不变。设计箱体,对机械换向装置中的曲柄摇杆换向机构起保护作用。其具有传动可靠,占地面积小的优点。针对研发的新型抽油机,本文建立了其悬点运动规律(位移、速度、加速度)、抽油杆柱纵向振动、曲轴扭矩、电动机输出和输入功率仿真模型,为抽油机动态参数仿真与机构优化提供了理论基础。运用机械优化设计理论,综合考虑各项参数因子对无游梁式抽油机工作性能的影响,以悬点上冲程最大扭矩因数最小为目标函数,对抽油机整体机构尺寸进行优化;以曲轴均方根扭矩最小为目标函数,对平衡装置参数进行优化。通过有限元分析,使设计的关键部位均满足强度和稳定性要求。利用MATLAB对新型抽油机进行仿真,并与常规型游梁式抽油机在相同采油工况下的仿真曲线进行对比。仿真结果表明,该新型抽油机具有优越的动力性能,曲轴转矩波动小,基本消除了负扭矩,抽油机在正常抽汲过程中更平稳。