时至今日,发动机已经过了一百多年的发展。在这期间,人们创造了各种形式的发动机,如往复活塞发动机、汪克尔三角转子发动机等,其中最成功也是应用最广的是传统往复式活塞发动机,虽然其技术成熟但也存在着一些亟待改进的不足,如功率密度低、配气机构复杂等。然而随着近年来的能源危机,空气污染等问题的凸显,未来发动机要朝着轻型化、高功率密度和高效率的方向发展。基于上述原因,双转子发动机现已成为研究的热点。本文研究的新型双转子活塞发动机的功率传输机构是基于一种摆盘和凸轮组合的机构。该发动机结构简单、结构布置方式完全对称,平衡性好,在该功率传输机构的驱动下,发动机在输出轴每转一周时,实现多次作功,因此能够实现功率密度、升功率等大幅度的提升,这一特性有着广泛的应用前景。本文对新型双转子活塞发动机的关键技术进行研究,主要内容如下:(1)设计了新型双转子活塞发动机的总体结构方案,详细分析了其动力缸部分和差速驱动机构部分的结构和运行原理,然后分析了典型循环下新型双转子活塞发动机的作功特征,介绍了其密封系统的实现原理和润滑冷却系统等辅机系统的初步设计方案。(2)运用欧拉运动学方程建立了发动机功率传输机构的运动学模型,首先分析了摆盘、凸轮和输出轴相互之间的转动特性,推导出在输出轴匀速运转的情况下,摆盘的运动规律模型,得出两个转子的相互运动关系模型,再进一步研究转子与差速驱动机构参数之间的关系和相互影响;其次在已经建立的功率传输机构运动学模型的基础上,对凸轮理论型线的拓展变形进行研究,建立了在设定的转子容积变化规律下凸轮理论型线拓展模型,进而证明了作为一款发动机的功率传输机构,其具备适应不同燃烧规律的潜在能力。(3)运用包络面理论和坐标变换对啮合时凸轮型面啮合面进行分析,计算了主动件与从动件的主曲率、主方向和它们的诱导法曲率并进行了干涉分析,计算了凸轮及滚轮压力角,分析“8”字外摆线凸轮啮合传动性能,为基于摆盘凸轮的差速驱动机构设计与制造提供理论参考。(4)利用达朗贝尔原理和欧拉动力学方程建立了新型双转子活塞发动机的动力学模型,分析了关键部件的受力情况。以发动机燃烧零维模型对双转子活塞发动机缸内过程的工质压力变化的数值模拟为已知条件,将建好的动力学模型导入到MATLAB软件中对所建数学模型进行数值计算,得出了各关键力和力矩的数值解并分析了其变化规律。(5)根据一般发动机的试验装置的基本组成,搭建了适合于新型双转子活塞发动机原理样机的试验平台,并且介绍了原理样机的研制。本文对新型双转子活塞发动机的关键性能参数进行了理论分析与计算,为下一步对工程样机试验提供重要的理论依据和设计指导。