螺杆钻具万向轴是螺杆钻具中最易损坏的构件之一,伴随着螺杆钻具在钻井工程中使用的常态化和多样化,万向轴的失效已成为一个亟待解决的问题。传统万向轴因其结构形式或适用范围存在缺陷,限制了螺杆钻具使用寿命及工作稳定性。本文分析了双十字万向传动原理与螺杆钻具万向轴传动特点,针对传统万向轴的缺陷设计出具有结构优势的新型球面牙嵌式万向轴。并通过螺杆钻具万向轴的动力学分析,给出了新型球面牙嵌式万向轴设计的关键环节。以现有7LZ172型螺杆钻具万向轴的工作参数为基础,采用数值计算和动力学模拟相结合的方法,对球面牙嵌式万向轴的结构干涉、构件强度、应力状态进行分析,确定了牙嵌式万向轴关键构件设计的最优结构参数。从螺杆钻具的滞动状态和正常工作状态出发,以最优结构的万向轴为模型分别进行静载荷下的静应力模拟和运动过程的变应力模拟,得出了172型螺杆钻具新型万向轴在100kN轴向力下的安全滞动扭矩为11.67kN·m,安全工作扭矩为5.764kN·m,应用于螺杆钻具具有良好的前景。