世界能源、环境双重危机催生了缸间齿轮联动液压发动机(GCHE)结构原理的产生,缸间利用齿轮齿条机构完成运动和动力的传递,曲轴飞轮组在机体一侧,实现活塞行程控制和附属系统的驱动。GCHE集成了传统内燃机和自由活塞发动机的技术优势,直接将指示功转化为流体压力能,具有结构紧凑、效率高、工作平稳的特点,有着广阔的应用前景。首先论述了两缸GCHE的结构和工作原理,重点研究了其主运动系统及配气机构的空间布置和结构设计,在此基础上设计了GCHE的三维几何模型,同时建立了GCHE工作过程数学模型;再基于AVL BOOST模拟了两缸GCHE的缸内压力曲线;然后在ADAMS环境下,进行整机动力学仿真,研究了GCHE的动态特性。通过仿真,活塞上行和下行的运动状态明显不同,下行最大速度为13.96m/s、最大加速度为2.64×103m/s2,上行最大速度为14.32m/s、最大加速度为4.78×103m/s2;运用不动点迭代法调控曲轴转速,当调控力矩大小为8.57×102N?mm时,曲轴转速整体趋于稳定,单个工作循环内的运转不均匀度为3.996%,满足设计要求;曲柄连杆机构受力情况复杂,上行时连杆小头受到最大拉力为7.326×104N,下行过程中受到最大压力为4.796×104N,曲轴轴颈所受拉压载荷变化趋势与连杆小头相同但反向,峰值力分别为6.572×104N和4.293×104N,曲轴输出转矩为4.39×103N?mm,驱动其他辅助机构;配气机构运转平稳性良好,气门最大行程为11.214mm,极限工作位置对应的气门弹簧力为1238.88N;基于ADAMS内部接触模型,模拟了齿轮齿条机构的啮合传动过程,其法向接触力最大值为8.916×104N,切向力的最大值为3.596×104N。通过虚拟样机仿真,获取了标定工况下GCHE的主要运动学和动力学参数,为样机改进,结构优化提供了基本依据。