针对传统的内燃机驱动活塞式空气压缩机系统在工作过程中存在能量转化效率低的问题,本文设计了三缸内燃式空气压缩机原理方案,改进了传统的由内燃机驱动的活塞式空气压缩机组合系统的相关弊端,保留了传统内燃机技术成熟工作可靠等特点,设计形成了一种较容易实现产业化的新形式动力装备。三缸内燃式空气压缩机在单缸内燃式空气压缩机的基础上,并列放置了三组内燃式空气压缩机构,增大了机器的输出能力和运转平稳性。三缸内燃式空气压缩机可以在输出气体压力能和驱动内燃机附属系统工作的基础上额外提供一定的功率以带动机器外部的其他工作载荷。采用理论计算分析与仿真分析相结合的方法,研究得到了在不同油门开度和不同输出气压工况下空气压缩机可输出功率的变化情况,即当其他条件不变时,内燃式空压机可带动外载荷的功率随着油门开度的增大而增大,得到了一系列最佳工况点。基于虚拟样机技术建立了内燃式空气压缩机主体部分的动力学仿真模型,对其进行了动力学仿真分析,研究得到了特定工况下仿真模型运动特性和受力情况的数据,动力活塞的最大速度为8.1839m/s,最大加速度为1.7898m/s~2,连杆大头端受力最大值为39.265kN,连杆小头端最大受力为39.132kN。对可输出功率的计算结果和仿真结果进行了误差分析。利用ANSYS Workbench,对曲轴进行了静力学分析和模态分析,在静力学分析中,得到了曲轴的应力变形等结果,最大应力为22.865MPa,强度符合要求;在模态分析中,得到了曲轴的模态参数及振型,曲轴模态振型的最低固有频率为1003.9Hz,有效避免了共振的发生。