本发明公开了一种轴协同三维摆盘活塞发动机，包括基体、主轴、缸体、传动组件和协同轴组件；缸体包括平行绕中心轴线圆周阵列布置的至少两个缸，传动组件包括摆盘，协同轴组件包括至少两个绕所述中心轴线布置的协同轴，协同轴两端分别对应与摆盘和缸体通过圆柱副配合，实现相对转动和往复运动，以此协同缸体与摆盘之间的在圆周方向的同步，使得连杆只传递往复驱动力，不参与传递维持摆盘与缸体在圆周方向同步的载荷，去除现有技术常用的滑靴结构，简化连杆与活塞、连杆与摆盘之间的连接关系，从而使结构整体简单轻便，延长连接副的使用寿命，节约制造及使用成本，本发明采用转缸配气结构，紧凑、简洁、功重比高、功率体积比大、活塞径向载荷小，整机机械效率高；发动机整体设置为圆柱结构，迎风面积小，用于运动机械减小阻力，适合于航空发动机。