自内燃机诞生以来,曲柄连杆机构由于其承载能力强,周期性好,往复运动可靠等优点被广泛用作汽车发动机的传动机构。采用曲柄连杆机构的内燃机将可燃混合气燃烧产生的推力由活塞传到连杆,再由连杆传到曲柄的过程中发生较大的机械损失。其中最重要的原因之一是由于连杆的摆动角度较大,导致活塞对气缸施加的侧压力较大,降低了热能转换为机械能的效率。较大侧压力的存在也加剧了活塞环与气缸套的摩损,导致发动机寿命缩短、发动机的震动等诸多问题。本文提出了一种发动机新型动力输出机构,是在研究曲柄摆杆机构工作特性的基础上将其引入到发动机动力输出机构上,取代传统的曲柄连杆机构,并进行分析研究。基于曲柄摆杆机构的新型动力输出机构能够满足发动机工作循环的要求;能够稳定可靠的完成发动机四个工作行程,且具有连杆摆角小,气缸侧压力小等特点,可以减小活塞环和发动机气缸套的磨损,延长发动机使用寿命;使用直轴代替曲轴,可以节约加工成本。本文的主要研究内容有以下几个方面:(1)对传统曲柄连杆发动机进行了运动分析;从曲柄连杆机构的传动效率影响因素方向解释它在动力传输上的缺陷;从曲柄连杆的压力角与做功行程的协调性的方向解释它的不足。(2)提出发动机新型动力输出机构的基本构想。分析了曲柄摆杆机构的急回特性与存在死点的问题,充分了解曲柄摆杆机构应用在发动机动力输出机构上的可行性;论述了新型机构的工作原理;(3)利用MATLAB软件对新型机构进行了结构尺度优化,力求做到新型机构机械传动效率最高,急回特性最弱和占用空间最小;对优化后的新型机构进行了运动规律计算分析,论证新型机构在连杆摆角上的优势。(4)利用三维设计软件SolidWorks建立了发动机新型动力输出机构和传统发动机曲柄连杆机构的实体模型;将模型导入ADAMS软件后进行运动学仿真分析,并与理论计算结果相对比,验证实体模型的正确性和仿真系统的准确性;对新型机构和传统曲柄连杆机构进行动力学仿真分析并对比,验证了新型机构在减小活塞对气缸侧压力方面的优势。(5)利用ANSYS有限元分析软件对新型机构主要零部件的受力情况进行静力分析,为零部件的进一步结构设计及优化奠定基础。(6)实验装置的设计,阐述了实验设计方案,重点论述了丝杠螺旋副和步进电机的选择计算方法,为实验装置的加工制作奠定基础。(7)设计制作实验装置,实验观察新型机构的运动状况,验证新型机构应用于发动机上的可行性。