单牙轮钻头是一种新型钻头，目前已在油田上广泛使用，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。本文根据单牙轮钻头的结构特点创新性地提出具有偏移距的偏心单牙轮钻头，并针对偏心单牙轮钻头的结构特点和工作原理，详细研究了偏心单牙轮钻头的工作原理和破岩机理，并通过实验得到验证。主要内容有以下几个方面： 1、采用空间双圆柱坐标系毫无简化地、完整地建立了偏心单牙轮钻头几何学和运动学基本方程，成为分析偏心单牙轮钻头工作状态和改进钻头设计的理论基础。 2、通过台架实验，测试了不同偏心距条件下偏心单牙轮钻头传动比规律以及不同偏心距对钻头机械钻速和扭矩的影响。获得了不同偏心距所对应的实际井底模式。 3、在几何学、运动学研究基础上，结合传动比实验结果，建立了钻头结构参数与井底模式之间的联系，编制了钻头井底轨迹图仿真软件。该仿真软件是钻头齿面结构优化设计有力的工具。 4、运用有限元软件分析了偏心单牙轮钻头轴承偏移距、轴承间隙对轴承受力的影响规律，为偏心单牙轮钻头的强度设计提供理论依据。 总之通过研究我们取得了一些有用成果，为偏心单牙轮钻头的设计提供了有力的理论基础和实验方法。