斯特林小车报告

斯特林热机一．斯特林热机定义这种热机是伦敦的牧师罗巴特斯特林于1816年发明的，所以命名为“斯特林热机”。

斯特林热机是独特的热机，因为他们理论上的效率几乎等于理论最大效率，称为卡诺循环效率。

斯特林热机是通过气体受热膨胀、遇冷压缩而产生动力的。

这是一种外燃热机，使燃料连续地燃烧，蒸发的膨胀氢气（或氦）作为动力气体使活塞运动，膨胀气体在冷气室冷却，反复地进行这样的循环过程。

二．过程图1 斯特林热机的四个循环过程理想斯特林热机的热力学循环就是：1）1 2过程，工作物质等温冷却收缩。

Pv=γRT,∆U=0,A=γRTln(V2) Q=A+∆U V2<V1,Q1<0,所以系统对外做负功，系统放V1热。

热量在Tmin 温度下从工作气体传递给外部低温热源。

2） 2→3过程，工作物质等容吸热升温。

A=0,Q=∆U =γCv,m (T3−T2) P3>P2,所以T3>T2,Q2>0,系统吸热。

热量从回热器传递给工作气体。

3） 3→4过程，工作物质等温吸热膨胀。

∆U =0，Q=A=γRTln(V4V3) V4>V3,Q3>0,系统吸热。

热量在Tmax 温度下从外部热源传递给工作气体。

4） 4→1过程作物质等容冷却降温。

A=0,Q=∆U =γCv,m∆TPv=γRT P4>P1,所以T4>T1, ∆T <0 ,Q4<0系统放热，气体传递给回热器。

由图2中的P-V 图可见，经过以上循环过程，发动机会反复对气体进行加热和冷却，以便从气体的膨胀和收缩中吸取热量，产生机械能，对外做功。

总的来说，吸热过程有2→3、3→4过程。

三．热机效率效率=1-|Q1+Q4|/(Q2+Q3)如果在过程2→3中的传热量与过程4~1中的相等，则发动机与其环境之间发生的热交换仅仅是3→4过程中的供热和1→2过程中的放热。

供热和放热都是在等温条件下进行，因此满足了热力学第二定律对最高热效率的要求，所以吸放吸净功Q Q Q A -==1η凝汽器）。

黑龙江首届工程训练综合能力大赛总结报告——论产品的设计及生产流程（以本次大赛“无碳小车”为例进行说明）随着社会的发展，各式新产品层出不穷。

为了满足社会某种特定的需求，一件件新产品应运而生。

而任何一种新产品的诞生都是一个系统而复杂的过程。

在这里我将以“黑龙江首届工程训练综合能力大赛”为契机，结合自身设计制作“无碳小车”的感悟，谈谈一件新产品诞生所需要经历的一些必要过程。

一、进行市场调研一件新产品的产生必然是为了满足市场的某种特定需求，不然所设计的产品就是废品，就没有使用价值。

以“无碳小车”为例，我们需要仔细研究的便是大赛命题，明确规则要求。

大赛命题是“以重力势能驱动的具有方向控制功能的自行小车”，从命题中我们可以明确驱动小车的能量来源，即“重力势能驱动”。

还明确小车有一特殊的功能要求，即“具有方向控制功能”。

研究了命题之后，我们头脑里就有了疑问：怎样实现重力势能的的转化呢？小车到底有怎样的方向功能要求呢？如果看过命题后你的大脑里充满了疑问，那么恭喜你，你审题的目的已经达到了。

接下来要做的就是带着疑问去研究规则的细节。

待到你审题时的疑问一个个被解决时，相信小车在你的脑海里就已经有一个大致的框架了。

二、产品的理论设计要想设计一个产品，我们首先需要明确产品的用途，即产品要被用来做什么，我们希望用它来实现什么功能。

一旦明确了产品的用途之后，我们的设计就有了方向。

以本次大赛“无碳小车”为例，通过我们第一步对命题和详细规则的研究后我们知道我们需要设计一小车，小车需采用三轮结构（1个转向轮，2个驱动轮），以重力势能转化的能量来驱动小车；小车行进的轨迹要求为S型且能顺利绕过一米一个的障碍物，这就要求转向轮能成周期性的摆动。

1 产品原理概念设计明确了产品的功能特性后，我们接下来要考虑的就是产品的原理，即用什么方式去实现产品所要求达到的功能特性。

产品原理概念设计旨在于此，而不必考虑现实条件的种种制约。

以本次“无碳小车”为例，我们需要考虑两个问题。

斯特林发动机小汽车的设计与制作毕业论文高职部毕业设计作者：学号：专业：班级：题目：组合零件的设计与加工斯特林发动机小汽车的设计与制作指导者：高级实习指导教师2016年06月摘要数控技术及数控机床在当今制造业中的重要地位和巨大效益，显示了其在国家基础工业现代化中的战略性作用数控技术及数控机床的广泛应用，给机械制造业的产业结构、以及生产方式带来了革命性的变化。

在数控加工中，从零件的设计图纸到零件成品合格，不仅要考虑到数控程序的编写，还要考虑到诸如零件加工的工艺路线的安排、加工机床的选择、切削刀具的选择等一系列因素的影响，在开始编程前，必须要对零件图纸和技术要求进行详细的分析，以最终确定哪些是零件的技术关键，哪些是数控加工的难点，以及编程的难易程度。

运用Pro/E软件和AutoCAD 软件进行模型的设计，完成模型的零件图和装配图的绘制。

并根据相应的图纸在车工和钳工车间进行模型零件的实体加工和装配。

关键词：设计；加工；使用说明目录摘要 ................................................................................................................................. I II 1 绪论 .. 01.1 作品简介 01.2 斯特林发动机特点 (1)1.3 斯特林发动机优缺点 (1)2 汽车传动系统设计 (3)2.1 汽车底盘设计 (3)2.1.1主要设计思路 (3)2.2 传动飞轮机架的设计 (3)2.2.1主要设计思路 (3)2.3 小汽车模型所需要的标准件 (4)2.3.1汽车车轮主要设计思路 (4)2.3.2热燃缸和配气缸主要设计思路 (5)2.3.3螺栓和螺母标准件 (6)3 斯特林小汽车零件的实体加工 (8)3.1 汽车底盘的加工 (8)3.2 飞轮加工 (8)3.3曲柄连杆加工 (10)4 小汽车的使用说明 (11)4.1安全注意事项 (11)4.2安装使用方法 (11)结论 (12)参考文献 (13)致谢 (14)1 绪论数控技术，即采用电脑程序控制机器的方法，按工作人员事先编好的程序对机械零件进行加工的过程。

发动机是人类技术发展史上进步最大的发明之一，几乎每种运输都使用发动机来提供动力。

在现代的发动机中，西蒙·斯特林发动机是最重要的发明，这种发动机也被称为交响发动机，因为它有助于开发内燃机发动机，这是现代汽车发动机的主要原理。

西蒙·斯特林发动机是由英国发明家西蒙·斯特林在1800年创造出来的。

这种发动机最小的发动机，具有可靠、高效和可以在适当的时候发动的特点，成为机械技术学发展中，最具突破性的发明之一。

西蒙·斯特林发动机的典型结构如下：它由汽缸与活塞、排气阀、排气歧管、入气歧管以及蒸汽室等组成。

活塞活动和这些组件配合使用，形成连续的四缸循环流程。

活塞在活塞室内上下运动，由涡轮带动活塞的动力系统，使活塞逐渐下降，发动机开始工作。

这样一种循环过程，就是西蒙·斯特林发动机工作的原理：当活塞下降时，由活塞置换发汽，封闭出气阀，排出汽缸内的气体；当活塞上升时，汽缸内压力会下降，这时开启蒸汽活门，蒸汽送入汽缸体内，把活塞推上去。

当活塞再次下降时，再次置换出高压气体排出和开启出气歧管，又把气体排出，活塞就会再次上升，这样一个循环就发动了发动机。

西蒙·斯特林发动机的出现显著推动了机械发展，是机械发动机的先驱，可以说西蒙·斯特林是机械发动机发展史上重要的发明家。

斯特林发动机的出现，使人们更容易设计出由内燃机驱动的机械发动机，所以斯特林发动机是现代汽车发动机的关键部分，从而推动了现代汽车的发展。

作为一种具有里程碑意义的发动机，西蒙·斯特林发动机的最大优势是它的可靠性，简单的构造非常适用于生产应用，可以在合适的情况下调整它的活动丝杆。

斯特林发动机体积小、重量轻、消耗油量少，。

毕业设计(论文) 题目斯特林发动机模型制作与研究系别动力工程系专业班级热能与动力工程08k3班学生姓名指导教师王庆五二○一二年六月斯特林发动机模型制作与研究摘要随着石油资源的日益短缺，石油价格逐渐上涨，传统的内燃机使用石油资源而引起的环境污染、能源使用极不平衡等社会问题日见突出。

研究能以天然气、沼气、生物质等作为燃料的发动机有关技术，对于促进能源的综合利用、改善当前使用单一石油资源的状况并减少环境污染，创造节约型社会，具有重要的意义。

斯特林发动机作为外燃机具有的燃料多样化、效率高、噪音和污染小等特点，适于利用农村薪材、桔杆和太阳能进行发电。

斯特林发动机得天独厚的优势，以及各种新材料新技术的出现，斯特林发动机必将代替内燃机为21世纪提供主要动力。

斯特林发动机的广泛应用，必将使我国的能源利用效率得到大幅度提高，无沦是对环境保护还是节能减排，都有着非常重要的积极意义，也将会为我国的经济又好义快的发展提供充足动力。

本文通过研究斯特林发动机的性能特性，讲述了斯特林发动机的结构类型与主要分析方法，总结了斯特林发动机的关键技术，阐述了斯特林发动机的特点及主要应用，设计制造了斯特林发动机模型，并对该模型进行了实验分析，得出的结论和模拟性能基本一致。

关键词:斯特林发动机；性能模拟；设计实验Stirling engine model production and studyAbstractThe oil energy is reducing and its price is increasing day by day,theinternal-combustion engine has brought environment pollution and broken zoology balance，the problems are standing out．Researching engine that can combust gas，marsh gas，biology is very signification that it can promote the compositive utilization of energy，change the use of only one oil energy，reduce environment pollution，create the economy society．The Stirling engine as outboard engines with fuel diversification, high efficiency, noise and pollution and other characteristics, suitable for rural fuelwood, straw and solar power generation. The unique advantage of the Stirling engine, as well as a variety of new materials, new technologies emerge, the Stirling engine will replace the internal combustion engine to provide the main driving force for the 21st century. Wide range of applications of the Stirling engine, will make China's energy use efficiency has been greatly improved, no occupied by the enemy of environmental protection or energy saving, have very important positive significance, will also be good for China's economic justice the fast pace of development to provide adequate power.According to the requirements on the development of energy and basing on the theory of stifling engine，the software the simulate stirling engine character is developed,then the configuration-type and analytical method of Stirling cycle were elaborated in the following parts.The key technology that affect the performance was also summarized.Through its character,the stifling engine model is designed and manufactured，and it is tested，the conclusion consistent with the simulation character．Key Words:stirling engine，simulation eharaeter`designing experiment目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (1)1.1 斯特林发动机的背景及意义 (1)1.2 斯特林发动机国内外研究动态 (2)1.2.1 国内发展状况 (2)1.2.2 国外发展状况 (2)1.3 本文的主要研究内容 (4)2 斯特林发动机组成及理论分析 (5)2.1 斯特林发动机的组成 (5)2.2 斯特林发动机的工作原理 (6)2.3 斯特林发动机热效率分析 (8)2.4 小结 (8)3 斯特林发动机性能分析 (10)3.1 斯特林发动机实际循环性能分析计算 (10)3.1.1 数学模型的建立 (10)3.2 斯特林发动机性能模拟及影响性能因素 (13)3.2.1 膨胀腔、压缩腔示功图和总示功图 (13)3.2.2温度、压力、转速等因素对斯特林发动机性能影响 (14)3.3 结论 (15)4 斯特林发动机模型设计制作 (16)4.1 斯特林发动机的设计类型 (16)4.2 斯特林发动机设计参数的选择及确定 (16)4.3 斯特林发动机的具体尺寸及制作 (17)4.3.1 斯特林发动机模型外型 (17)4.3.2 制作方法及制作工序 (18)4.3.3 组装次序及注意事项 (22)4.3.4 试运行 (23)4.4 小结 (23)5 斯特林发动机在联合循环及余热利用中的研究 (24)5.1 朗肯—斯特林联合循环 (24)5.2 燃气轮机—斯特林联合循环 (26)5.3 小结 (28)结论 (29)参考文献 (30)致谢 (31)1 绪论在当今世界科学技术的迅速发展，人们在不断完善现有动力机的同时，还在努力探索开发新型的动力机，外燃机就是在这样的背景下设计成功的，随着石油资源的日益短缺，石油价格逐渐上涨，传统的内燃机使用石油资源而引起的环境污染、能源使用极不平衡等社会问题日见突出。

一．太阳能斯特林发动机的研究意义进入21世纪，人类社会面临着严重的能源紧缺和环境污染。

传统能源中的石油和天然气将在未来几十年内耗尽,煤尽管还能用一二百年，但它会对生态和环境带来很多的副作用。

在世界范围内的能源危机中，中国更是首当其冲。

因此研究开发无污染、可再生的新能源与能源转换技术是科技界的当务之急[1]。

从能源管理角度来讲,太阳能是产生动力的可再生和不可耗尽的重要能源之一。

把太阳能转换成机械能的有几种方法。

其中理论上可达到最大效率的是斯特林发动机(或热气机)。

斯特林发动机是一种简单的外燃机。

这是罗伯特·史特灵在1816年（英国、专利号4081)就提出的概念。

和内燃机相比，这种发动机效率高、污染小、噪音低等优点。

可以应用在许多领域内中作为清洁高效的动力机, 对节能减排、保护环境有重要意义。

二．斯特林发动机的原理斯特林发动机是利用高温高压的氢气或氦气作为工质, 通过2个等容过程和2个等温过程可逆循环( 图1) 。

气缸中装有2个对置的活塞, 中间设置1个回热器用于交替的吸热和放热, 活塞和回热器之间为膨胀腔和压缩腔。

膨胀腔始终保持高T max, 压缩腔则始终保持低温T min。

由图1可见, 斯特林循环由以下4个换热过程组成: 1- 2为等温压缩, 热量从工质传递给外部低温热源; 2-3 为等容过程, 热量从回热器传给工质; 3-4为等温膨胀,热量从外部高温热源传递给工质; 4-1 为等容过程, 热量由工质传递给回热器。

斯特林发动机是独特的热机，因为他们理论上的效率几乎等于理论最大效率，称为卡诺循环效率。

斯特灵发动机是通过气体受热膨胀、遇冷压缩而产生动力的。

这是一种外燃发动机，使燃料连续地燃烧，蒸发的膨胀氢气（或氦）作为动力气体使活塞运动，膨胀气体在冷气室冷却，反复地进行这样的循环过程。

燃料在气缸外的燃烧室内连续燃烧，通过加热器传给工质，工质不直接参与燃烧，也不更换。

图1.斯特林循环下面是一台斯特林发动机示意图：发动机内的气体是循环加热的（通过酒精灯）并且膨胀推动动力活塞（图中蓝色）向上运动,同时黄色活塞也向上运动。

《太阳能小车》研究性学习报告执笔：关荣作者年级：通化县快大茂镇中心小学五年级研究小组成员：关荣、姜金铎。

指导教师：贺伟联系电话：139********研究背景：由于我们几个参与制作的同学原来就是我校科技制作小组成员，又结合学校通知准备要参加一个创意制作大赛——进行科技小制作。

于是在贺老师的鼓励下，我们小组就在上次活动时商议：对制作太阳能小车及水陆两栖车这个问题进行研究。

因为现在油价高涨，利用其它能源驱动的车型备受关注。

于是，我们通化县快大茂镇中心学校的几名同学一起研究解决这个难题的唯一可行办法，就是加紧开发新能源。

而太阳能就是这些新开发能源中的佼佼者，所以设计太阳能小车的想法就诞生了。

太阳能汽车不仅节省能源，消除了燃料废气的污染，而且即使在高速行驶时噪音也很小。

太阳能发电在汽车上的应用，将能够有效降低全球环境污染，创造洁净的生活环境，随着全球经济和科学技术的飞速发展，太阳能汽车作为一个产业已经不是一个神话。

由于太阳能车不用燃烧化石燃料，所以不会放出有害物。

研究目的意义在整个教育界大力推进科技创新教育的大背景下，我校科技创新教育的脚步将更加坚定和踏实。

为激发学生们的科技热情,培养学生们的创新思维和动手能力。

指导学生通过参加学校组织的科技制作活动，学生们的学习兴趣更加浓厚了，他们的创新思维和动手能力也提高了不少。

通过自己设计制作太阳能小车模型，培养了学生的创造力。

通过比赛培养了他们的竞争意识。

通过此次活动的研究，探索提高学生的应用能力、理解能力和实践能力的新方法，全面提高学生的综合素质，培养创新型人材。

研究方法资料调查法、文献资料收集法、观察对比法。

研究内容我们设计的太阳能车，就是充分利用太阳能板将光能转换为电能这一原理。

该车底盘和车轮都是用过的塑胶材料，车身采用的也是废旧的泡沫塑料板，长30厘米，宽13厘米，高15厘米，五颜六色。

顶部放置有一块太阳能板，卡通外形极富乐趣；总之，全车所有的部件都是废物再利用。

项目名称：斯特林玻璃球小车小组人员：XX XX XX XXX XXX指导教师：XXX时间：2011.12.12一、设计方案的确定在了解了老师所介绍的斯特林发动机原理和多种斯特林发动机设计之后，我们查阅了一些资料，并且根据老师所提供的模型，在多种斯特林引擎应用装置中确定了我们最终的方案：制作玻璃球斯特林小车。

将制作过程分为发动机和车体两部分。

如图，加热试管的前端，反复晃动玻璃球来完成斯特林小车的运动。

通过连杆将车轴与玻璃管连接，实现动力输出。

我们要进行发动机和车体材料的选择和准备。

发动机即玻璃球式斯特林发动机。

需要准备的器材有试管一个、玻璃球若干、橡胶管、注射器。

车体需要的材料有：连杆、车轴、车轮、车底板。

除此之外还需要各种连接零件。

如螺栓、螺母以及轴承等。

最初的设计方案设计图如下：二、各加工零件工程图1、试管固定杆3、底板5、车轴——XX 5090209052三、技术难点1、首先是动力输出问题，一般情况下是依靠试管的来回晃动作为动力，但是老师说动力输出可能不够，于是我们希望利用针筒套管的前后运动，这样效果会比较好。

但是如何将此动力化解为小车的驱动力是需要经过深思熟虑的，况且光靠想象完全不行，更主要的问题在于阻力是不能忽略的。

2、其次是偏心圆的位置计算，这不仅需要结合相关专业知识，而且要与小车的整体布局联系起来。

本小组的偏心圆是通过截断的车轴实现的，所以如果偏心圆半径过小，那么连杆可能带动不了车轴转动，而偏大呢，又会使车轴碰到地面而无法使小车继续前进。

3、连杆连接可以说是小车能否实现行驶的关键所在，这里涉及到自由度问题，要求尽可能地减少自由度，还要保持作用力与前进方向一致。

不仅如此，由于连杆之间的摩擦阻力还是比较大的，实际操作中需要保证连接处光滑，有部分地方需要用到轴承。

4、在使用针筒套管的动力作为小车的驱动力时，需要将针筒活塞底座固定住，所以需要多做一个支架，而且得从这块木板中间挖一个形状大小比较苛刻的圆形将其恰好夹住。

资料范本本资料为word版本，可以直接编辑和打印，感谢您的下载斯特林小车设计书(2)地点：__________________时间：__________________说明：本资料适用于约定双方经过谈判，协商而共同承认，共同遵守的责任与义务，仅供参考，文档可直接下载或修改，不需要的部分可直接删除，使用时请详细阅读内容斯特林小车设计说明书学院：年级专业：二年级机械工程及自动化设计者：任课老师：辅导教师：起止时间：目录1. 作品简介 12. 研究背景及意义 13. 设计方案的筛选 24. 重要零部件及相应功能分析 24.1引擎24.2驱动机构 35. 设计说明 4斯特林实物展示 (5)7小车的特点和创新 (6)8参考文献 (7)1作品简介：我们通过对斯特林引擎的研究和认识，加上已有的机械知识，在老师的帮助和改进下完成了自己设计的第一辆小车。

我们的小车采用的是α型引擎，驱动机构我们选择了皮带传动。

我们的设计理念是在不影响小车性能的情况下，尽量减轻小车的质量，选用较轻的零件以使小车走的更远。

同时尽量选用便宜，易买到的零件，节约生产成本。

2研究背景及意义：斯特林发动机属外燃机，它避免了传统内燃机的震爆做功问题，从而实现了高效率、低噪音、低污染和低运行成本。

可以燃烧各种可燃气体，如：天然气、沼气、石油气、氢气、煤气等，也可燃烧柴油、液化石油气等液体燃料，还可以燃烧木材，以及利用太阳能等。

只要热腔达到700℃，设备即可做功运行，环境温度越低，发电效率越高。

外燃机最大的优点是出力和效率不受海拔高度影响，非常适合于高海拔地区使用。

随着全球能源与环保的形势日趋严峻，斯特林发动机由于具有多种能源的广泛适应性和优良的环境特性已越来越受到重视，所以，在水下动力、太阳能动力、空间站动力、热泵空调动力、车用混合推进动力等方面得到了广泛的研究与重视，并且已得到了一些成功的应用。

在这个背景下，加快对斯特林引擎的了解和研究是至关重要。

基于斯特林机汽车辅助散热装置效益分析李星耀;温丙末;楚文斌;陈东旭【摘要】为解决汽车长途行驶过程中的散热问题,文中提出一种基于斯特林机的汽车发动机辅助散热装置.该装置能够有效利用发动机产生的废热驱动斯特林机,将原来由汽车蓄电池驱动的冷却液循环泵与散热风扇改为由斯特林机驱动,并对散热部件进行改造,有效提高换热系数,降低冷却液温度,保证发动机安全运行.文中根据实际情况,建立模型,进行理论计算,得出斯特林机输出轴功约为200 W,足以带动冷却液循环泵与散热风扇.并分析改造后所带来的环境效益,与经济效益,得出该每辆汽车每年可少用64.86 L汽油.1.39年后可回收改造成本,具有良好的经济效益.【期刊名称】《应用能源技术》【年(卷),期】2016(000)009【总页数】3页(P28-30)【关键词】散热;斯特林机;环境效益;经济效益【作者】李星耀;温丙末;楚文斌;陈东旭【作者单位】华北电力大学动力工程系,河北保定071000;华北电力大学动力工程系,河北保定071000;华北电力大学动力工程系,河北保定071000;华北电力大学动力工程系,河北保定071000【正文语种】中文【中图分类】U264.5.5随着社会的发展，汽车的使用数量逐年增加。

其发动机散热问题逐渐引起人们的重视。

汽车发动机长时间运行，现有冷却装置无法对其进行有效冷却，造成发动机温度过高，发生危险[1-2]。

现有汽车发动机冷却系统的冷却液循环本与散热风扇是由蓄电池驱动的。

文中提出对现有冷却系统进行改造，利用汽车发动机余热驱动斯特林机，循环水泵与散热风扇的动力改为由斯特林机提供，与原来由蓄电池提供动力相比，能够提高能量利用效率，避免了机械能-电能-机械能的多重等能量转化效率低下的问题。

斯特林机辅助散热系统将汽车发动机产生的余热进行利用，将热能直接转化为机械能，对发动机进行散热。

斯特林机在发动机停止运转时能够依靠余热继续运转对发动机进行散热，防止其因超温损坏。