钻机是不可或缺的石油开采装备,绞车滚筒作为钻机的重要组成部分,其性能的优劣直接影响到钻机设备的质量、效率和成本。开展绞车滚筒的性能特性分析与优化能够检验绞车的工作能力,从而提升钻机在市场的竞争力。传统的绞车滚筒在进行性能特性分析时对载荷的处理大多采用经验公式,很少模拟实际受力状况,对其可靠性的研究也较为粗浅,更缺乏智能化的优化设计方案。因此,本文以绞车滚筒为对象,建立滚筒力学模型,开展静动态特性分析、动力学分析、疲劳寿命分析、可靠性分析和多目标优化设计研究。本文的研究内容主要有以下四个方面:（1）开展钻机绞车滚筒的静力学与动力学分析。建立绞车滚筒的力学模型,对绞车滚筒开展静力学分析和动态特性分析。考虑钢丝绳作为柔性体,对滚筒的作用力和扭矩无法直接计算,因此对绞车滚筒开展刚柔耦合动力学分析。基于Adams动力学软件,探究钢丝绳与滚筒各个部件之间接触力载荷与扭矩变化情况、钢丝绳自身受扭矩变化情况、钢丝绳与滚筒体的轴套力载荷与扭矩的变化情况。（2）开展钻机绞车滚筒的疲劳寿命分析。考虑在滚筒体外载荷随机性和运行工况不确定性的情况下,实时记录绞车滚筒工作运行中的钩载变化与转速变化情况。在ANSYS软件中的瞬态动力学模块中将记录的数据导入作为外界条件,进行仿真得到滚筒表面最大等效应力随时间历程的变化信息,即获得了载荷谱。基于雨流计数法理论,将载荷谱重新编制获得了频域载荷谱,利用NCode软件对绞车滚筒开展疲劳寿命分析,得到了滚筒的疲劳寿命云图。（3）开展钻机绞车滚筒可靠性分析。首先,确定参数设计变量,利用蒙特卡洛模拟法抽取样本,选取应力与疲劳寿命作为可靠性评估指标;然后,提出基于长短期记忆神经网络的可靠性预测方法,建立神经网络预测模型;最后,将预处理后的数据代入模型进行预测,运用蒙特卡洛法进行可靠性评估,获得可靠性的概率密度函数图。检验其精度,验证所提出可靠性分析方案的合理性。（4）钻机绞车滚筒的智能优化设计。首先,对绞车滚筒进行参数化建模,采用灵敏度方法选取最优参数为设计变量;然后,提出一种基于响应面法-改进人工蜂群算法的方案对绞车滚筒开展多目标优化设计,建立响应面数学模型,以刚度为约束,静强度、疲劳寿命、质量为目标;最后,利用改进人工蜂群算法进行多目标求解,获得绞车滚筒的Pareto前沿解集。结果表明,经过优化后的滚筒提高了绞车的使用性能,减轻了质量,为钻机绞车滚筒的智能设计提供了参考。