碳纤维抽油杆具有轻质、高强度、耐腐蚀等优点,适用于深井、超深井和腐蚀井,它的推广使用是提高采油效率和节约能源的重要手段之一。夹持装置作为碳纤维抽油杆作业车的核心装置,本文对夹持装置的优化设计能使其稳定地运行,这对于碳纤维抽油杆的推广使用具有重要意义。本文首先对已有的三代碳纤维抽油杆作业车的夹持装置进行调研、对比分析后,改进设计了碳纤维抽油杆作业车的夹持装置,并设计出一种全新的碳纤维抽油杆扶正刮蜡装置;其次用有限元模拟仿真的实验方法,通过有限元软件对夹持装置在实际工作下的状态进行了模拟仿真。分析得出在夹持装置中,抽油杆在刚进入夹持装置底端时的应力最大,应力由下往上逐渐减小。研究发现,在保持液压缸载荷总量不变的情况下,使与移动导轨连接的三个液压缸的载荷由下往上逐渐增大,可以使抽油杆受力均匀;最后,就摩擦块圆角与夹持块切入角这两个影响抽油杆剪切作用的因素对摩擦块和导轨进行响应面优化,得出当摩擦块非对称式曲率连续的圆角为1.05mm,13.5mm,切入角为3-9°时,碳纤维抽油杆的剪切应力最小且剪切作用得到有效缓解。本文最后对剪切过程进行瞬态动力学仿真,得出在抽油杆的剪切作用是周期性连续的,即夹持装置内抽油杆的最大应力是周期性变化的。