抽油机是油田有杆抽油系统的地面驱动设备,其数量占油田采油设备总数的90%以上,其中以游梁式抽油机的应用最为广泛。由于其主体结构为四连杆机构,其运动速度、加速度峰值、扭矩因数峰值、曲柄轴净扭矩峰值都较大,扭矩曲线波动亦较大,存在负扭矩,能耗较大。因此,只有对游梁式抽油机的运动学和动力学性能进行充分研究,优化其结构参数和动力性能,才能从根本上解决抽油机的节能问题。本文首先在建立游梁式抽油机几何模型的基础上,对悬点运动规律、悬点载荷、减速箱曲柄轴扭矩以及各个杆件的受力情况进行了详尽的分析,为抽油机的运动学和动力学仿真提供了理论基础。其次,根据游梁式抽油机的机构特点,考虑了双曲柄、多个平衡块、双连杆等各部件的几何尺寸、质量和连接方式,采用ADAMS软件建立了抽油机虚拟样机模型,通过仿真运算得到抽油机相关的动力学参数。第三,以某一型号的抽油机为例建立优化设计模型,采用MATLAB优化工具箱编程实现优化算法。从优化的结果来看,抽油机的运动学和动力学特性得到了明显的改善。最后,建立优化后抽油机的虚拟样机验证优化结果,并对抽油机主要杆件进行有限元分析,检验优化后的抽油机运行的可靠性。本文将虚拟样机技术引入抽油机动态特性的分析和优化中,准确地反映了抽油机的运行状态,具有一定的现实意义。