在飞行器中采用闭式空气制冷循环可有效地减少发动机引气量、降低系统的代偿损失，其关键技术在于构建高效可靠的压缩-膨胀机构。针对该关键技术，本研究采用了内啮合转子机构来构件适合闭式空气制冷循环用的变容容积压缩-膨胀器。该压缩-膨胀器的主要特点是：结构紧凑、振动小、噪音低、可十分方便地形成两级或多级压缩和膨胀结构，从而进一步提高了闭式空气制冷循环系统的性能。本研究的目标在于解决内啮合转子机构应用于闭式空气制冷循环时的相关基础理论问题。基于该研究目标，本文首先对转子型线进行了数学描述，分析了齿轮啮合过程中内外转子啮合关系，并采用线积分方法计算了工作腔容积随时间的变化规律；其次，本文对压缩与膨胀机在工作过程中受到的气体力及气体力矩的变化规律、压缩机与膨胀机串联在主轴上时的驱动力矩与轴承受力进行了研究；最后，本文将内啮合转子机构三维模型导入动力学仿真软件，并添加约束和载荷，模拟计算了其工作过程中齿间接触力的变化规律，并与理论计算的结果进行了对比分析。本文研究成果，不仅对促进闭式空气制冷循环系统发展有益，而且对拓展内啮合转子机构的应用领域将起到重要的作用。