斯特林发动机模型制作教程

自制简易斯特林发动机

吉林省松原市前郭县教师进修学校刘文白

斯特林发动机，又称作外燃式发动机。与传统的蒸汽机和内燃机相比，它没有复杂的配气系统，能使用各种能源。它的工作介质（一般就是空气）在封闭的气缸内往复流动，既不象蒸汽机那样需要高压水蒸汽和消耗水，也不象内燃机那样爆炸燃烧，因此制作容易，成本低廉，安全环保，作为热机教学的辅助教具是很合适的。

制成的简易斯特林发动机实物图如图一，工作原理请参看图二和图三。

图1 实物图

图2 斯特林发动机剖面图

①热置换气缸②热置换活塞③动力气缸④动力活塞⑤支架⑥曲轴⑦飞轮

图3 斯特林发动机工作过程

材料和工具：

铁制八宝粥易拉罐3个。自行车辐条3根，要求辐条帽能在辐条杆上自由滑动。空牙膏管一个。废旧的光盘3张。气球一个。有韧性的泡沫塑料一块（如拖鞋底）。大头针一个，直径2毫米铁丝20厘米。透明胶布。废圆珠笔管。

使用的工具为钳子，剪刀，电烙铁和焊锡（也可以使用二合一强力胶），锥子或钻，直尺，圆规。

制作方法：

本设计使用的是八宝粥罐易拉罐，因为它的开口是一个大圆形，而饮料易拉罐的开口较小，需要扩口。文中所给尺寸没有严格要求，并尽量说明设计原理，以便读者可以用其它容器自行设计制作。

一、加工支架易拉罐

取一个易拉罐，在距罐口2厘米处左右对称地钻两个孔，孔的直径略大于自行车辐条的直径。这两个孔是曲轴主轴（参见图1图2图5）运转孔。

在此易拉罐的底部正中钻一个孔，插入自行车辐条帽。为了保证辐条帽的螺孔和易拉罐的轴心同心，在易拉罐塑料盖的中心扎一个小孔，盖在罐口。用一根辐条穿过辐条帽，再从塑料盖的小孔伸出，用电烙铁将辐条帽和罐底焊在一起。见图4。此孔是热置换活塞杆滑道。

图4 支架易拉罐底部图

二、制作热置换气缸和动力气缸

1.作热置换气缸。

在另一个易拉罐壁距罐口4厘米处扎一个直径4毫米左右的孔。此孔最好用钳子夹住短锥子从罐内向罐外钻，钻好后毛刺朝处，不必处理。如果从罐内向罐外钻，钻好后毛刺朝内，就要进一步处理，直至罐内壁平整光滑。把罐外侧此孔半径6毫米范围内的油漆刮掉，以便连接动力气缸。

2.制作动力气缸。

第三个易拉罐，横向截断，保留带底的一半作为动力气缸。另一半剪掉罐口不平整的部分，纵向剖开，展开成一平整的铁皮备用。在距罐底1.5厘米的罐壁上钻一个直径4毫米左右的孔，并刮去周围6毫米半径范围的油漆，用于连接热置换气缸。

3.连接热置换气缸和动力气缸。

用铁皮卷一个直径1厘米、长2厘米的圆筒，卷时侧面可以重叠一部分，把接缝焊牢。把热置换气缸、圆筒和动力气缸焊接在一起。这样两气缸通过壁上的孔和圆筒，形成了一个空气流通的通道。热置换气缸和动力气缸之间的连接筒做得较粗，是为了增加强度。如果没有电烙铁，使用哥俩好胶也可以完成连接固定工作，由于工作时此处有湿润的散热器，所以温度不会超过100度，哥俩好胶（又称AB胶，康达化工80克装的才8元钱，质量比较好）完全可以胜任。

三、制作曲轴和热置换活塞系统

1.制作曲轴。

用自行车辐条按图5形状和尺寸弯制曲轴，转角处顺滑一些，尺寸差不多就行，要求不严格。弯制前在车辐条上套上一段圆珠笔管，要紧一些，以防止曲轴在支架上串动。顺着曲轴主轴方向观察时，动力活塞曲柄与热置换活塞曲柄之间成90度角。并且两曲柄之间的位置关系决定了发动机工作时的运转方向。判断发动机运转方向的方法是：顺着曲轴主轴方向，动力活塞曲柄靠近自己，方向向上，此时如果热置换活塞曲柄在动力活塞曲柄的左侧，那么发动机工作将顺时针旋转。了解了这一点，你就不必完全按照此图，可以根据你需要的发动机运转方向弯制曲轴。

弯制成曲轴后，把它放在平面上，检测曲轴主轴是否在一条直线上，如果不在一条直线上，调整图中①②③三处的角度，使左右两侧的①段能够同时贴紧平面。然后再调整⑤处，使⑤与①平行。

图5 曲轴

①曲轴主轴(右侧白色部分为圆珠笔管)

②热置换活塞曲柄(长度约1.5厘米) ③热置换活塞连杆轴

④动力活塞曲柄(长度约1厘米) ⑤动力活塞连杆轴

2.制作热置换活塞上的挡片。

用铁皮剪两个直径5厘米的圆片，圆心处钻孔，孔的直径与自行车辐条直径相同。再用宽1厘米的铁皮在车辐条上卷两个小圆筒。把小圆筒垂直焊在圆片的圆心，然后把小圆筒稍微捏扁，使车辐条穿过小圆筒时很紧不能自由滑动。见图6。

图6 热置换活塞上的档片及组装后的热置换活塞

3.制作连杆和热置换活塞杆接头。

用一块长5厘米，宽16毫米的铁皮，对折成长5厘米，宽8毫米的铁皮，这样做是为了增加强度。在此铁皮两端各钻一个孔，一个孔的直径略大于自行车辐条的直径，另一个孔的直径略大于大头针的直径。连杆就制作完成了。再制作热置换活塞杆连接头。取一块3厘米长8毫米宽的铁皮，中心钻孔插入辐条帽，焊牢，在辐条帽顶端也焊一点焊锡，使辐条能够拧紧到辐条帽上而不能穿过它。在铁皮两端各钻一个与大头针粗细相当的孔，把铁皮两端向上折成U形。用大头针把这个连接头和连杆连接起来。见图7。

图7 热置换活塞连杆和活塞杆接头组件

四、组装支架易拉罐、曲轴和热置换活塞系统

1.把曲轴飞轮端穿过支架易拉罐的一个孔，把连杆放到罐内穿到曲轴上，向各个方向试着旋转曲轴，直到连杆穿到热置换活塞连杆轴上，曲轴飞轮端从支架易拉罐的另一个孔穿出。从曲轴飞轮端穿上一段圆珠笔管固定曲轴，使它能够自由转动而不左右串动。把一根自行车辐条从支架易拉罐底部的车辐条帽中拧过，再拧紧到热置换活塞杆接头的车辐条帽上。用两段C型圆珠笔管夹在连杆两侧，左右调节连杆位置，使曲轴转动灵活。

2.确定热置换活塞杆长度。转动曲轴，使热置换活塞连杆轴降到最低点（离支架易拉罐罐口最远处），因八宝粥易拉罐做的热置换气缸的深度为118毫米，从支架易拉罐罐底算起，保留115毫米长的车辐条，多余部分截断。

3.把一个热置换活塞档片穿入活塞杆，小圆筒方向下。转动曲轴，使热置换活塞连杆轴升到最高点。移动档板，使它到达距支架易拉罐罐底5