旋转导向钻井系统作为大位移井、水平井开发的关键技术装备，是实现复杂地质结构勘探智能化、自动化的必要装备，是现代导向钻井研究的重点和发展方向。研发具有自主知识产权的旋转导向钻井系统，对于满足国内油气勘探开发需要，提高国内钻井行业的国际竞争力，具有重要的意义。本文面向一种新型旋转导向钻井工具，围绕其参数及结构设计、动力学性能展开研究，主要工作如下：(1)机构参数设计及结构设计。阐述了基于2自由度差动轮系及中空万向联轴节的旋转导向钻具工作原理，完成了机构参数初步设计，基于SolidWorks软件建立了三维参数化模型。(2)芯轴静力学及动力学建模。建立了芯轴静力学模型，优化了结构参数；基于积分变分法哈密顿原理，建立了偏置芯轴稳态动力学模型，为指向式旋转导向钻具控制系统的设计奠定了理论基础。(3)偏置机构运动学/动力学建模与仿真。推导了少齿差行星轮系运动学正逆解模型，建立了偏置机构扭转及平移扭转耦合动力学模型；对其固有特性及振动响应特性进行了仿真，为偏置机构动力学设计奠定了基础。(4)虚拟样机建模及仿真。基于ADAMS软件开展了导向钻具刚体动力学仿真及分析，基于ANSYS软件进行了偏置机构模态分析、静力分析和谐响应分析，仿真分析结果验证了偏置机构动力学模型的正确性。