往复式内燃机经过多年的优化,具备结构简单、经济性好等特点获得广泛的应用,以良好的适应性成为汽车、飞机、轮船等移动装备的主要动力源。但由于其能量传输机构采用曲柄连杆机构,导致往复活塞式内燃机具有传动效率低、振动大、存在侧压力和死点等诸多缺陷限制了内燃机的发展。随着环境污染和能源枯竭等问题的凸显,促使人们追求内燃机技术的新发展来满足环境、能源问题的新要求,因此将未来发展方向放在了动力性强,能源利用率更好的旋转活塞式内燃机。本文设计了一种新型转子活塞内燃机方案—旋转叶轮式内燃机。该内燃机以偏心传动轴和行星齿轮组合机构作为功率传输机构,功率大小为25kW。首先在气体膨胀力的传递方式、工作腔容积变化和工作方面进行比较;然后对能量传输机构进行运动学和动力学分析,并建立虚拟样机验证理论模型的合理性;最后对能量传输机构主要部件进行模态分析和谐响应分析,验证模型的合理性,避免工作时出现共振现象。通过分析和研究得出:旋转叶轮式内燃机较传统活塞式内燃机传力特性好,作功次数随转子活塞数呈平方倍增加,功率密度更高;转子活塞叶片数量与齿轮传动比之间满足i = N/(N-1);虚拟样机仿真结果和理论结果基本一致,验证理论模型的合理性;各零部件的共振点几乎都处在高频阶段,远超过内燃机输入频率,故内燃机零部件设计较合理,避免工作共振现象。