目前，我国油田大部分采用的抽油机可以分为游梁式和无游梁式。游梁式抽油机一直占据着主导地位，但是能耗大，冲程短，运动性能差一直是它无法克服的缺陷。只有无游梁式抽油机才能使抽油机的运动方式和平衡性能得到全面的改善，无游梁机主要有电机换向抽油机和链条抽油机，但是他们也都存在着相应的缺点。针对这种情况，本文开展了对新型无游梁式长冲程机械换向抽油机的研制，通过由两组差速器以及其它齿轮组成的“换向减速机”来实现纯机械换向，钢丝绳缠绕在输出绳轮上，通过换向减速机实现输出绳轮的正反转，并且钢丝绳的两端分别连接抽油杆和平衡配重，输出绳轮的正反转带动钢丝绳、抽油杆及平衡配重运动，实现抽油机的上下冲程。本文根据新型机械换向抽油机的工作原理，完成了整体结构的设计，论证了新型机械换向抽油机结构设计的合理性，在此基础上，对节能效果进行分析，通过与传统游梁式抽油机效率进行对比，得出新型机械换向抽油机能够实现节能减排的功效。通过运用ANSYS软件对抽油机设备中的关键零部件进行强度分析，分析关键零部件的设计选择的合理性，并且在满足强度及尺寸的约束条件下进行优化改进，使抽油机整体质量减小，节约材料。对新型抽油机进行了动力学仿真分析。研究悬点随时间的变化规律，为验证抽油机的设计分析提供依据。本文对这种新型机械换向抽油机的研制，为设计能够成功适应更小的抽油系统提供了一个新的理论，为油田开发提供了的重要途径和节能方式。