【目的】针对潜油螺杆泵采油系统中联轴装置零齿差内啮合机构重合度低、内外齿轮齿厚系数不稳定以及齿厚偏薄易导致轮齿折断等问题，提出了一种优化机构内变位系数、提高重合度值的方法，并设计了相应的优化模型。【方法】分析了传统设计方法中零齿差机构变位系数的设计缺陷，明确了目标函数和约束条件，定义了设计变量。采用粒子群优化(PSO)算法中的惯性权重线性递减策略提升粒子的局部与全局寻优能力，引入收缩因子并通过改进的速度更新迭代公式缩短收敛时间。以重合度和齿厚系数为优化目标函数，同时结合零齿差内啮合机构的齿轮约束条件建立了优化模型。【结果】为验证算法的稳定性，以用户输入的初始参数(内外齿轮模数为6,齿数为12,分度圆压力角为20°,外齿轮齿宽为30 mm,内齿轮齿宽为28 mm,偏心量范围为2.5～5 mm)进行优化分析。结果表明，通过改进PSO算法得到了径向变位系数和切向变位系数的最优解，即改进PSO算法显著提升了变位系数的优化效果。对比原始数据和优化结果，改进PSO算法的重合度提升了最高达26.2%,特别是在不同偏心量下，优化后的重合度均显著提高。【结论】通过对比改进前后的PSO算法，改进后的算法兼具全局收敛性与精确搜索能力，所得变位系数更加合理有效；优化后的齿厚系数更加平稳，显著降低了轮齿折断风险。最终优化后的变位系数不仅满足各项约束条件，且便于后续加工，提高了计算效率，显现出良好的设计效果。