随着我国石油钻井业的发展,深井、复杂井和水平井的出现,使石油钻采设备动力源由地上向地下发展,其中井下螺杆钻具作为井下动力单元得到了广泛应用并迅速发展。螺杆钻具由传动轴总成、万向轴总成、马达总成、防掉总成、旁通阀总成五部分构成,其中传动轴总成由于所受载荷比较复杂、载荷波动程度高、冲击性强、作业坏境恶劣,失效时常发生,直接影响螺杆钻具的工作寿命。因此,改善和优化螺杆钻具传动轴总成结构,对提高其工作寿命具有重要的工程意义。本研究以螺杆钻具传动轴总成为研究对象,分析了其损坏的主要原因,确定了需要优化改进的主要零部件为:水帽、轴承组、油密封结构等。在研究过程中,首先提出了结构优化改进方案,然后采用理论计算和模拟仿真来进行设计和校核,最后进行结构优化改进。通过有限元分析法确定了水帽分流孔直径,水帽分流孔个数,水帽分流孔倾斜角;通过改变推力轴承组的排列形式,提高了传动轴总成的刚度;进行了传动轴总成润滑结构优化改进,并进行了相关密封设计,使润滑方式由原来的钻井液润滑改为储油润滑,为山西北方风雷工业集团有限公司对螺杆钻具产品的优化改进提供了方案和依据。