在对胜利和辽河两油田在用的链条抽油机的现场使用情况调研的基础上，得出了原链条抽油机各个系统的故障发生原始数据。运用“失效故障的形式及影响”分析方法，对各构件的失效模式对系统致命度影响进行了分析，找出了抽油机五大系统中致命度最大的前三项分别为换向系统、平衡系统和悬吊系统。而故障模式中致命度最大的传动链条、导轨、主轴销、特殊链节、平衡导轨、柱塞等都属于上述系统。运用“故障树”失效分析方法，针对引起换向系统和平衡系统主要元件早期失效的原因进行了综合定性分析，结论认为：造成换向系统失效的主要原因是往返架存在垂直于传动链条运动平面的侧向倾倒力矩，该力矩随往返架的运动方向不断变化作用方向。使传动链条承受偏载，造成其频繁断裂；导向轮对导轨产生撞击和偏磨，导致导轨移位；往返架产生倾斜，导致运动元件的早期损坏。造成平衡系统失效的主要原因是气动柱塞拉伤、偏磨和补气压缩机的失效等。 对原链条抽油机换向系统进行了运动动力分析，通过对往返架在上下冲程力学模型的分析，推导出了侧向倾倒力矩的计算公式，导向轮对导轨两侧的冲击力的计算公式等。 在此基础上，提出了新型链条抽油机的整机结构方案以及换向平衡系统的结构方案。通过改变换向和平衡系统的力系，消除原结构存在的侧向倾倒力矩，以及因此带来的不利因素。并增加了换向平衡装置导向缓冲机构。用改变抽油机平衡方式的方法提高平衡系统的可靠性，即用配重平衡代替气动平衡，并通过增加传动链轮半径的方法以减少配重换向惯性力。新结构将配重部分和换向架合为一体，使抽油机整机结构紧凑，美观合理，占地面积小。 对新型链条抽油机的换向和平衡系统进行了运动动力分析，得出了运动模型和力学模型。建立了该系统主要技术参数的设计方法，进行了结构设计。对新旧结构进行的计算实例对比表明，新型链条抽油机不存在侧向倾倒力矩和对导轨两侧的冲击力，换向加速度较小，配重平衡产生的换向惯性力较小。整个系统力系分布合理，运转平稳。