活塞式内燃机自问世以来,经历了不断地改进和发展,它热效率高、功率和转速范围宽、配套方便、机动性好,被广泛应用于各个行业。 近年来,日益严峻的环境问题和紧张的石油资源使内燃机的发展面临严峻的挑战。活塞式内燃机的核心部件是曲柄连杆机构,该机构虽然经历了长期的发展,但本质上没有太大变化,自身存在着难以克服的缺点。机构在运动过程中,由于连杆绕活塞销做往复摇摆运动,使得连杆对活塞不可避免地产生一侧向力,导致活塞组在气缸内做横向摆动和旋转摆动。该侧向力最终通过活塞作用于气缸壁,形成对气缸壁所谓的拍击,并且使活塞与气缸套产生摩擦、磨损,这些都将对内燃机造成大量的能量损失,严重影响内燃机的经济性和动力性,对内燃机的使用寿命和可靠性也将造成极大危害。 本文在前人研究的基础上,基于内摆线原理,提出一种全新的能量转换机构——内摆线能量转换机构,并取代传统的曲柄连杆机构应用于内燃机中。这种新型机构理论上完全消除了活塞对气缸的侧压力,避免了活塞对气缸的拍击,大大降低了活塞与气缸壁之间的摩擦、磨损,改善了内燃机的经济性和动力性,延长了内燃机的使用寿命。 本文将基于传统的S195柴油机,将内摆线机构置于其中,对这种新型的内摆线内燃机进行分析和研究。 第二章研究包括活塞组、行星齿轮、曲轴的运动学和动力学规律； 第三章是在第二章理论分析的基础上对内摆线机构中的主要零部件进行结构设计,包括确定主要参数、选择材料及热处理强化工艺等； 在本文的第四章将应用先进的仿真软件ADAMS建立传统内燃机和新型内摆线内燃机两种动力学仿真模型,进行动力学仿真比较,研究两种机构的侧压力以及侧压力对功率的影响； 最后,是对内燃机试验台架的搭建和调试,确定试验的内容和目的,并对传统S195柴油机进行台架试验,为下一步新型内摆线样机的试验奠定基础。