石油作为一种重要的战略资源,在国民经济中占据着重要的作用。为了降低石油勘探开发成本,世界各个国家都在不断的研发新的石油开发装备和开发技术。多年来,石油钻井一直是依靠钻机的转盘带动方钻杆和钻具、钻头旋转进行钻井作业的。近年来,随着钻井装备技术的不断发展,为了更好地满足钻特殊工艺井的需要,顶部驱动钻井装置已发展成为当今钻井的前沿技术与装备。为了适应国内钻井装备的发展要求,本文根据全液压顶驱钻机设计理念,设计研究了包括液压系统和机械动力头在内的整个主轴回转系统。首先拟定了全液压顶驱的设计参数,根据设计参数对全液压顶驱钻机主轴回转系统的液压系统部分进行设计、计算、选型。利用AMESim软件对回转液压系统进行建模与仿真分析,模拟了各种工况下液压系统各种参数变化规律。其次对主轴回转系统中与液压系统相匹配的机械动力头部分进行了固有特性分析,对动力头传动系统的激励频率(液压马达扭矩脉动频率、齿轮啮合频率、齿轮轴回转频率)与固有频率进行了对比,以避免动力头传动系统中可能存在的共振。同时分析了不同的动力头传动形式,其固有频率的区别。最后对主轴回转系统的机械动力头部分进行了动力学分析,以啮合力峰值、均载系数两个因素作为评价标准,对比动力头中不同的齿轮轴安装位置的优劣,得出较优的齿轮布置位置。