转子活塞发动机是一种结构紧凑、功率密度高的新型动力源，主要由差速驱动机构和动力缸系统两部分组成。工作中动力缸系统承受着非常高的机械负荷与热负荷，对其进行合理结构设计与有效特性分析是转子活塞发动机研究的核心内容。本文提出一种新型的动力缸系统结构方案，它特有的结构特征与运动原理明显优于传统发动机。围绕这种结构进行理论分析、仿真实验，为制作实验样机提供重要的理论依据与技术指导。概括起来，主要内容有以下四个方面：（1）转子活塞发动机的总体结构设计。根据发动机参数指标与性能需求，遵循动力性、经济性、紧凑性和可靠性等原则，给出转子活塞发动机的总体结构设计方案，完成差速驱动机构与动力缸系统的三维造型，阐述内啮合齿轮连杆机构与嵌套式直形动力缸的工作原理，设计直形动力缸的尺寸参数。（2）转子活塞发动机动力缸系统的运动学建模与分析。以直形动力缸为研究对象，定义坐标系与运动参数，建立转子、活塞和连杆的运动学模型，研究直形动力缸的运动学特性，基于Matlab软件进行数值求解与分析，得到位移与角位移等运动学变化曲线。（3）转子活塞发动机动力缸系统的力学建模与分析。阐述建模的基本理论与方法，简化直形动力缸结构，设定工况条件，对转子、活塞和连杆进行受力分析，建立系统受力模型，参照力学模型定性分析直形动力缸受力规律，分析零件的受力特性。（4）转子活塞发动机动力缸系统的结构与运动特性仿真。基于ANSYS和ADAMS软件平台，对直形动力缸的静力学、模态和运动学进行仿真实验。校核活塞、连杆和转子的强度与刚度，计算固有频率并获得结构的主振型；得到三种零件的运动学变化曲线，检验理论模型的可信度，验证机构的可行性。