摘要
斯特林发动机可以空气作为工作介质，并可利用多种低热值能源作为燃料，理论上热效率高、环境污染小，综合成本低廉、维护方便且易于推广。目前斯特林发动机主要应用于航天航海事业，此外在太阳能发电、动力机械、汽车等方面也有大量应用，燃料主要来自化石燃料、气体燃料和太阳能等，因其广泛的优越性受到人们普遍关注。 本设计根据特定的研究需要设计一种β型的微型斯特林发动机，结合传统的斯特林发动机结构特点、性能，对设计的基本参数进行研究分析。通过建立数学模型，设计发动机的主要参数及设计尺寸。并对热交换系统、双活塞结构、外部传动系统等机构进行了细致的原理分析与结构设计。 针对斯特林发动机高温高压的工作状态，工质往复、不稳定的三维流动状态，建立气缸内工质的流场动力学模型，分别对斯特林发动机内部工质的流动特性与加热管传导性能进行了模拟验证，得出流动工质的参数特性变化包括速度、温度、压力。同时对菱形连杆机构进行分析研究，推出菱形机构死点位置，最后对齿轮箱及曲轴进行强度校核，验证了主要传动部件强度设计的合理性。 为了形象直观体现发动机机械运动状态，分析不同参数下，发动机运行变化规律，以adams软件对其进行仿真与分析，得出曲柄半径、连杆、连架杆、偏心距以及活塞行程之间的关系。利用matlab软件对整机性能进行了模拟分析，得出填充压力、温度、扫气体积以及缸体容积与发动机输出功率的关系，为机器设备的改进设计提供了参考。 本文研究以天然气、太阳能、农林废弃物等多品质能源为燃料的斯特林发动机的相关技术，对解决单一能源利用状况，促进多种能源利用，推进节能环保有重要的意义。斯特林发动机因其能源的利用性和高效性将具有广阔的市场前景。
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