本文分析了游梁式抽油机实际使用存在高能耗、低效率的问题和各种新型节能抽油机的研究现状。根据工艺要求对棘轮换向节能式抽油机进行结构设计,确定了棘轮换向节能式抽油机各零部件的尺寸,解决了游梁式抽油机高能耗、低产出、冲程短等缺点。本课题的研究主要工作包括以下几个部分：首先,棘轮换向节能式抽油机的总体方案设计。该抽油机的主要组成结构包括机架,棘轮换向减速箱,碰泵机构,让位机构,平衡重保护装置,刹车机构。我们对抽油机各个部件进行结构分析设计,并且给出了减速器关键零件凸轮和棘轮的设计方法。其工作原理为电机带动皮带,皮带驱动棘轮换向减速箱,动力通过链轮、链条组和钢丝绳传递到抽油杆,使抽油杆随着减速箱的正反转而上下往复运动。其次,通过对棘轮减速器凸轮轮廓线的设计得到我们希望的抽油机悬点运动规律,建立了棘轮换向节能式抽油机悬点运动的数学模型,提出了棘轮换向节能式抽油机的悬点载荷大小的计算方法、静力示功图、动力示功图、平衡重的计算方法以及平衡系统的受力分析模型的建立。再其次,我们对抽油机的各个部件进行设计和受力分析,并且利用ANSYS有限元分析软件对整机进行受力分析和稳定性校核,为棘轮换向节能式抽油机的设计制造提供理论依据。最后,棘轮换向节能式抽油机通过理论分析和实验数据计算,得出了棘轮换向节能式抽油机更有利于提高系统效率,具有良好的节能效果。针对目前我国油田增产节能的迫切需要,棘轮换向节能式抽油机具有重要的理论意义和实用价值。