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螺杆泵采油系统以其结构简单、管理方便、适应性强等特点日益受到国内外油田的重视。随着三次采油技术的发展,螺杆泵采油系统已成为油田中最重要的人工举升方式之一。目前油田中普遍使用内摆线型单螺杆泵,这种螺杆泵螺杆一般为金属材料,衬套一般为橡胶材料,由于衬套是易损件,检泵更换衬套时需要将油管和抽油杆同时取出,检泵时间长,检泵费用高,与“高水平,高效益”的长远方针极其不符。外摆线线型从理论上也可用于螺杆泵的设计,但关于此方面的研究却甚少。本文从外摆线型骨线共轭副的形成入手,通过分析外摆线型单螺杆泵螺杆-衬套副的相对运动,发现外摆线型单螺杆泵的固定接触点出现在衬套骨线上,从而提出衬套采用金属材料,螺杆表面采用橡胶材料;用速度瞬心法推导出齿凸接触点和齿凹接触点处相对滑动速度的计算公式,并用MATLAB生成了速度曲线;对Solid Works进行二次开发,实现了外摆线型单螺杆泵的参数化建模,用Solid Works Motion对外摆线型单螺杆泵进行了运动仿真,并提取出了齿凸接触点和齿凹接触点处相对滑动速度的离散值,与MATLAB输出的公式曲线进行对比,拟合度很高,最大偏差率仅为0.14203%;将速度曲线与啮合状态进行对应,发现齿凹接触点处相对滑动速度的最大值发生在螺杆齿凸中点与衬套齿凹中点相接触处,齿凸接触点处相对滑动速度最大值发生在螺杆齿凸中点与衬套齿凸中点相接触处。将过流面积、幅长系数、最大综合曲率和相对滑动速度作为影响外摆线型单螺杆泵性能的指标,通过线性加权组合法构建优化的目标函数,用阀值法对各个子目标进行无量纲化处理,用MATLAB优化工具箱中的fmincon函数进行优化计算,全局最优解为幅长系数K=0.757,等距半径系数r0=1.4。