摆式气动马达的运动规律
基于摆式新型二冲程内燃机的基本结构，摆式气动马达通过一摆式构件在腔内摆动，将气体的内能转化为机械能输出，结构简单、新颖。摆式气动马达主要结构包括缸体、缸盖、中心摆、传动轴和配气阀等，如图1 所示。进气口与做功腔室（A、B、C 和D）分别对应，通过调整配气阀，使高压气体经进气口（A、C）进入做功腔室内，推动中心摆顺时针摆动；当高压气体经进气口（B、D）进入做功腔室内，推动中心摆逆时针摆动，将气体的内能转化为机械能输出。随着自主移动机器人、野外作业、微机电系统和军事等领域移动电子产品的快速发展，作为主要供电手段的化学储能电池，已经越来越不能满足这些产品对电源能量密度日益提高的要求。与常规叶片式气动马达相比，具有能量密度高、效率高结构紧凑、体积小
、重量轻和供气方便等优点。根据复合式气动马达的数学模型，研究摆式气动马达的运动规律和工作特性，有重要的理论实践意义。
以摆式气动马达的中心摆为研究对象，系统的输入是一个随时间周期性变化的摆动作用力，其来源于高压气体对中心摆的压力。设做功腔室A 处于做功行程始点，中心摆的运动方向和受力情况，如图2所示。
中心摆从做功腔室的上止点摆至下止点过程中，做功腔室A 与 C 处于做功和膨胀状态，对应腔室B 与D 处于排气和余气压缩状态，假设负载恒定，中心摆所受合力，如图3所示
根据牛顿第二定律，系统的动力学方程为：
Ia= PA-PBAl+ PC-PD Al-TE
式中：I—中心摆转动惯量，kg·m2；a—中心摆角加速度，rad/s2；PA、PB、PC、P
D—做功腔室 A、B、C 和 D 内工作介质的压强，MPa；A—中心摆在做功腔室内受力面积，mm2；l—力作用点到中轴线距离，m；TE—摆式气动马达阻力矩，T
E=T输出。
已知 A=662.5mm2，l=2.725×102m，中心摆从A/C 做功腔室上止点运动到下止点过程中，做功腔室A 与C、B 与 D 工作状态完全一致，故PA=PC、PBPD。
