由于抽油杆传动存在的振动、偏磨、断脱等问题,地面驱动抽油机在低产井、稠油井、水平井的开采中无法实现高效、经济的开采要求。潜油柱塞泵兼有无杆举升和柱塞泵抽油系统的优点,在低产井、低渗井的开采中有较大潜力,但目前由于直线电机技术不成熟限制了潜油柱塞泵的使用。因此,本文设计了潜油旋转电机驱动往复泵抽油系统,由螺旋圆柱凸轮换向机构将单向旋转运动转换成与柱塞泵工艺参数相匹配的往复直线运动。主要内容如下:（1）设计两条旋向相反首尾平滑连接的圆柱凸轮作为换向机构,实现潜油柱塞泵抽油系统在井下小径向空间范围内大冲程的往复直线运动要求。圆柱凸轮式潜油柱塞泵系统可实现中间部分匀速抽汲,使系统有更良好的动力性能,可实现低冲次开采,满足低产井的开采工艺要求。（2）建立以正弦修正匀速直线运动驱动规律的系统运动位移、速度、加速度模型。基于匀速驱动时间、加速度幅值等问题,对系统运动学模型进行优化,改善了柱塞泵的驱动方案,使系统运行更加平稳。（3）基于单参数包络面理论,建立圆柱凸轮轴的廓面方程,计算压力角以及廓面主曲率。根据设计参数对圆柱凸轮换向机构进行结构设计,完成圆柱凸轮换向机构及其与潜油柱塞泵装配组的结构设计。对圆柱凸轮换向机构进行静力学分析,验证了圆柱凸轮换向机构的合理性。（4）根据抽油系统运动规律,仿真分析不同冲次下圆柱凸轮潜油柱塞泵抽油系统的泵内压力、柱塞载荷、换向机构输出扭矩等动力学参数,结果表明系统运行平稳、具有较好的动力性能和经济性,并为系统工艺参数的调节提供理论支撑。