石油钻机是重要的石油生产装备,绞车作为石油钻机的重要组成部分,其结构、性能等对钻机的高效、可靠运行具有重要的影响。本文介绍了石油钻机绞车的结构组成、工作原理和工作状况,分析了负载特性和动力特性,指出驱动设备需具备的基本性能要求。讨论了绞车驱动方案的组成、原理、特点,并以提高传动效率、简化组成结构为目标提出了新的驱动方案。根据交流变频电机应具有的调速性能和技术要求,对新方案下的动力参数进行了匹配,并且给出交流变频电机需要具备的调速性能和技术要求,最后将基本参数汇表,并从自动送钻、传动效率、运动传递、功率利用率等多个方面进行比较,得出了新方案由于原始传动方案的结论。根据经验公式设计了绞车的关键件:滚筒和滚筒轴,采用有限元法对滚筒进行了静强度计算和振动评估,得出了应力、变形以及振型分布云图,进而进行强度评估,为动力学分析奠定了基础。在介绍了结构优化的基本内容和ANSYS参数优化和拓扑优化方法的基础上,进行了静力学单目标参数优化,在应力升高约10%、安全系数满足要求的前提下,重量可减轻约37%;基于模态分析进行了振动单目标参数优化,优化结果一阶固有频率提高约32%,距一阶共振点更远,振动的可能性和幅度得到一定的抑制;基于静力学和模态分析进行了多目标参数优化,在应力提高约12%、仍满足安全要求的前提下,重量可减轻约18%,一阶固有频率提高约30%。同时在单目标和多目标优化过程中都进行参数敏感性分析,给出了参数敏感度柱状图,判断哪些是关键参数,哪些是次要参数,从而可以有效地减少参数数量以及高效地进行实验设计。论文还针对滚筒侧缘进行了拓扑优化,详述了模型简化、载荷施加、结果分析、模型修正和拓扑验证等有关内容,对于滚筒的结构设计具有指导意义。本文研究对改善绞车结构和提高绞车的性能具有现实意义和积极的推动作用。