随着石油勘探技术由浅层逐渐向深层、超深层和海上石油钻采等领域过度,由于深部地层岩石硬度大,常规旋冲钻井技术在深井作业时会出现卡钻-滑钻的问题,严重影响石油勘探周期。而PDC钻头配合扭力冲击器可以很好的解决此问题,因此当前对扭力冲击器的研究是的重要课题。本文以TorkBuster扭力冲击器为基础,研究了扭力冲击器的工作原理和能量传递机理。首先通过对TorkBuster扭力冲击器的分析了解,确定了本文所研究分析的扭力冲击器,并对扭力冲击器进行了模型的建立和对其运动原理进行分析。然后分析能量在扭力冲击器中的传递机理:介绍了水平冲击时弹性波在介质中的传播特性和传播方程,分析了最佳破岩效率下弹性波的波形以及撞击生成最佳波形的冲锤形状;通过对传递部件中应力波传递的分解研究,首先研究了应力波在光滑变截面上的传递,推导出了应力波在不同截面变化形式下(凸形变截面、凹形变截面、锥形变截面)的传递方程;然后依据应力波传递原理通过微分方程的形式研究分析出了应力波在介质边界处的反射规律,并分析了应力波反射率与传递介质的边界条件和属性的关系;最后应用love波动理论研究分析了应力波在扭力冲击器中轴向传递机理,研究分析了扭力冲击器传递部件的不连续程度对应力波传递的影响。并根据理论研究时设立的边界条件,加工出传递部件的实际模型,并根据仿真环境搭建实验平台进行实验,分析了旋冲渐变截面体冲击机械合理加载应力波和传播特性进行分析,通过验证实验研究旋冲锤形状与合理波形、渐变面体几何参数变化对应力波传播特性的影响。本文通过对扭力冲击器的工作原理和能量传递机理进行分析,对扭力冲击器的研发和提高扭力冲击的能量传递效率具有重要意义。