基于創(chuàng)新方法的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)改進(jìn)

本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于創(chuàng)新方法的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)改進(jìn)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院專業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化（機(jī)械電子工程方向）年級(jí)班別2008級(jí)（2）班學(xué)號(hào)學(xué)生姓名指導(dǎo)教師2012年6月基于創(chuàng)新方法的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)改進(jìn)基于創(chuàng)新方法的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)改進(jìn)機(jī)電工程學(xué)院摘要斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)由于具有燃料來(lái)源廣、低噪聲、低污染、安全性能高等諸多優(yōu)點(diǎn)而受到越來(lái)越廣泛的重視。但由于斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)在功率效率及結(jié)構(gòu)的技術(shù)和發(fā)展還不是特別地成熟，還不能成為完全替代內(nèi)燃機(jī)的新型動(dòng)力機(jī)器，需要對(duì)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)。本文在介紹了基于TRIZ理論的機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)上，針對(duì)現(xiàn)有斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)工作效率低、功率不高、結(jié)構(gòu)龐大等方面問(wèn)題，應(yīng)用TRIZ理論的技術(shù)矛盾矩陣法對(duì)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，利用TRIZ法40條原理中的嵌套原理提出了β型斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)、分離與分開(kāi)原理提出γ型斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)和周期性作用原理提出了復(fù)動(dòng)型發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)，從結(jié)構(gòu)、原理和工作循環(huán)方法上實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品不同角度的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。用TRIZ理論改進(jìn)所得出的方案為斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展方向提供實(shí)用價(jià)值的參考。關(guān)鍵詞：TRIZ，機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)AbstractTheStirlingenginegetsmoreandmoreextensiveattention，becauseithasalotofadvantagesuchasthewidefuelsource,lownoise,lowpollution,highthermalefficiencyandhighersafety.ThetechnologyanddevelopmentofStirlingengineinpowerefficiencyandstructureisnotparticularlymature,whichcannotcompletelyreplacetheinternalcombustionengineandbecomethenewdynamicmachine.ItneedtoimprovethedesignoftheStirlingengine.ThispaperintroducestheinstitutionalinnovativedesignmethodonthebasisoftheTRIZtheory.SincethelowefficiencyoftheexistingStirlingenginepowerstructurelowthermalefficiencyandhugestructure,theAuthorapplyedtechnicalcontradictionmatrixmethodofTRIZontheStirlingenginetoinnovativedesign.Thestructureoftheβ-typeStirlingengine,γ-typeStirlingenginestructureandthecomplexdynamicenginestructureturnedout.Itbringabouttheproductofinnovativedesignfromthestructure,principleanddutycyclemethod.TheimprovedprogramthatobtainedbyTRIZtheoryprovideareferenceofpracticalvalueforthedevelopmentdirectionoftheStirlingengine.Keywords:TRIZ,Institutioninnovationdesign,TheStirlingengine

目錄第一章緒論 第一章緒論本論文主要選擇斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)。主要選用的機(jī)構(gòu)創(chuàng)新方法是利用TRIZ理論做機(jī)構(gòu)方案創(chuàng)新改進(jìn)設(shè)計(jì)。引擎是一種將熱能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的裝置，它需要通過(guò)熱交換引起內(nèi)部壓力和容積的變化。引擎的主要部件是氣缸，一般汽缸包括缸體、進(jìn)氣孔、輸油孔、出氣孔、活塞和火花塞(汽油機(jī))等。而發(fā)動(dòng)機(jī)是一整套動(dòng)力輸出設(shè)備，包括變速齒輪、引擎和傳動(dòng)軸等等，可見(jiàn)引擎只是整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)部分，但卻是整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的核心部分，因此把引擎稱為發(fā)動(dòng)機(jī)也不為過(guò)。斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)是一種閉循環(huán)活塞式熱機(jī)，因它是在1816年為蘇格蘭的R.斯特林所發(fā)明，故又稱斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)。閉循環(huán)的意思是工作燃?xì)庖恢北４嬖跉飧變?nèi)，從外部燃燒和冷卻使其產(chǎn)生壓力變化，得到動(dòng)能輸出的外燃機(jī)。而開(kāi)循環(huán)則如內(nèi)燃機(jī)和一些蒸氣機(jī)需要與大氣交換氣體。斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)被歸為外燃機(jī)。斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)因其無(wú)聲操作和能源效率享有盛譽(yù)。內(nèi)燃機(jī)是一種動(dòng)力機(jī)械，它是通過(guò)使燃料在機(jī)器內(nèi)部燃燒，并將其放出的熱能直接轉(zhuǎn)換為動(dòng)力的熱力發(fā)動(dòng)機(jī)。活塞式內(nèi)燃機(jī)將燃料和空氣混合，在其氣缸內(nèi)燃燒，釋放出的熱能使氣缸內(nèi)產(chǎn)生高溫高壓的燃?xì)狻Ｈ細(xì)馀蛎浲苿?dòng)活塞做功，再通過(guò)曲柄連桿機(jī)構(gòu)或其他機(jī)構(gòu)將機(jī)械功輸出，驅(qū)動(dòng)從動(dòng)機(jī)械工作。外燃機(jī)使用工質(zhì)(傳遞能量的媒介物質(zhì)叫工質(zhì))，在封閉的氣缸內(nèi)充有一定容積的工質(zhì)。氣缸一端為熱腔，另一端為冷腔。工質(zhì)在低溫冷腔中壓縮，然后流到高溫?zé)崆恢醒杆偌訜幔蛎涀龉?。燃料在氣缸外的燃燒室?nèi)連續(xù)燃燒，通過(guò)加熱器傳給工質(zhì)，工質(zhì)不直接參與燃燒，也不更換。所以斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)是外燃機(jī)。斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)是一種新型動(dòng)力機(jī)械，雖然早在19世紀(jì)初其雛型已被發(fā)明，但是由于當(dāng)時(shí)技術(shù)水平的限制，而未能得到實(shí)際應(yīng)用。近幾十年來(lái)，由于斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)具有環(huán)保，低噪聲、低污染和優(yōu)良的環(huán)境特性等優(yōu)點(diǎn)，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)重新受到人們的重視，并得到了較快的發(fā)展，其應(yīng)用前景十分廣闊。但由于斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)在功率及其結(jié)構(gòu)和可靠性等方面各項(xiàng)性能指標(biāo)與技術(shù)已經(jīng)十分成熟的內(nèi)燃機(jī)相比，還有更大的改進(jìn)空間。本文利用TRIZ理論對(duì)原有斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)改進(jìn)，進(jìn)而使用TRIZ理論對(duì)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)做出改進(jìn)，重點(diǎn)是使用技術(shù)矛盾矩陣法解決技術(shù)沖突。在此之前，前人已對(duì)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)作了部分研究，大多是其循環(huán)過(guò)程能量分析、熱力分析等，而在結(jié)構(gòu)改進(jìn)這方面尚屬少數(shù)。TRIZ理論是一門(mén)令創(chuàng)新科學(xué)有規(guī)律可循的學(xué)科，利用它可以快速做出改進(jìn)方案設(shè)計(jì)，本文利用TRIZ理論對(duì)斯特林作機(jī)構(gòu)改進(jìn)，使得斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的朝著更穩(wěn)定、更高性能、更智能化的方向發(fā)展，為斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)代替內(nèi)燃機(jī)應(yīng)用展現(xiàn)了更廣闊的前景。1.1斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的歷史和現(xiàn)狀隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，化石燃料的消耗量日益增大，傳統(tǒng)燃料的內(nèi)燃機(jī)將面臨著嚴(yán)重的能源危機(jī)，而積極解決這個(gè)問(wèn)題的有效途徑之一是開(kāi)發(fā)一種可以使用與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)不同的燃料的動(dòng)力裝置，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)則是目前可行的最佳途徑之一[1]。1938年，荷蘭Philips公司開(kāi)始了現(xiàn)代斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的研制工作，在傳動(dòng)結(jié)構(gòu)、工質(zhì)選擇及密封裝置等3個(gè)方面取得了創(chuàng)新成果，極大地提高了斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的效率和功率，從而掀起了現(xiàn)代斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的研究熱潮[2]。斯特林循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)這種古老的機(jī)型，當(dāng)時(shí)由于材料及電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)的競(jìng)爭(zhēng)沒(méi)有得到發(fā)展。后來(lái)由于石油供應(yīng)日益緊張，且由于新技術(shù)、新材料、新工藝、新設(shè)備的不斷涌現(xiàn)，使得理論熱效率高、排氣污染小，可采用多種燃料的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)又進(jìn)入一個(gè)新的發(fā)展階段。目前世界各國(guó)都投入一定的人力物力開(kāi)發(fā)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)。我國(guó)對(duì)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的研制尚處在初期階段。斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)具有振動(dòng)小，低噪聲的優(yōu)點(diǎn)，由于不會(huì)排出氣體，且其架構(gòu)內(nèi)部不會(huì)發(fā)生爆炸，目前主要被應(yīng)用于潛艇的無(wú)氣推進(jìn)源、游艇的蓄電池充電器等，家庭用的熱電聯(lián)合系統(tǒng)（CHP）裝置、太陽(yáng)能發(fā)電、生物物質(zhì)燃燒發(fā)電等方面。但斯特林就目前研究情況來(lái)看還存在以下問(wèn)題有待進(jìn)一步改進(jìn)：1、因?yàn)槭强繗怏w的壓縮膨脹來(lái)做功，輸出功率并不高。2、為了獲得高的輸出功率和效率，需要用高壓的工作氣體，那么發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)就需要做成耐壓結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。3、通過(guò)熱交換器對(duì)工作氣體加熱，冷卻的同時(shí)，完成斯特林循環(huán)的逆流式熱交換器不可缺少，加工費(fèi)用比較高。1.2機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀創(chuàng)新設(shè)計(jì)就是以創(chuàng)新的觀點(diǎn)和創(chuàng)新的方法來(lái)研究現(xiàn)代設(shè)計(jì)的規(guī)律和模式，并充分發(fā)揮設(shè)計(jì)者的創(chuàng)造力，揭示新理論、創(chuàng)立新技術(shù)、設(shè)計(jì)出更具有競(jìng)爭(zhēng)力的新穎“產(chǎn)品”。創(chuàng)新設(shè)計(jì)融合了多種設(shè)計(jì)方法的精髓，是一門(mén)多元性的新興科學(xué)；它囊括了當(dāng)代各種創(chuàng)造技法，并靈活準(zhǔn)確地運(yùn)用于設(shè)計(jì)之中，使設(shè)計(jì)工作完全不同于以往的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)領(lǐng)域中開(kāi)創(chuàng)了新的天地。機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)是以初選的機(jī)構(gòu)方案為雛形，通過(guò)組合、變異、再生等方法進(jìn)行突破，獲得新的機(jī)構(gòu)或者是利用發(fā)散思維的方法，將現(xiàn)有的機(jī)構(gòu)進(jìn)行分類整理，然后根據(jù)原理方案所需的運(yùn)動(dòng)特性或功能進(jìn)行搜索選擇、評(píng)價(jià)，選出合適的機(jī)構(gòu)形式。設(shè)計(jì)的本質(zhì)是革新和創(chuàng)造，強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新設(shè)計(jì)是要求在設(shè)計(jì)中更充分發(fā)揮設(shè)計(jì)者的創(chuàng)造力，利用最新科技成果，在現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論和方法的指導(dǎo)下，設(shè)計(jì)出更具有競(jìng)爭(zhēng)力的新穎產(chǎn)品。美國(guó)、德國(guó)等是開(kāi)展機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)較早的國(guó)家，并且已取得不少研究成果。其中較有影響的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)創(chuàng)新大多是從具體的現(xiàn)有機(jī)械入手，然后進(jìn)行理論與方法的總結(jié)。例如Erdmen等研究的開(kāi)窗調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)類型與選優(yōu)[3]；油田抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)類型選優(yōu)[4]；FredensteinF等研究的變沖程內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)類型選優(yōu)[5]；汽車(chē)刮雨器機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)類型選優(yōu)[6]等等。美國(guó)JehnsonRC教授較早地將創(chuàng)新方法引入機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程，他認(rèn)為要順利解決機(jī)械設(shè)計(jì)創(chuàng)新，就必須在結(jié)構(gòu)型式綜合投入精力并在材料、尺寸上進(jìn)行優(yōu)化[7]。1979年，F(xiàn)reudenstei提出“功能與結(jié)構(gòu)分離”的方法用于機(jī)構(gòu)綜合[8]，隨后許多學(xué)者對(duì)這一方法進(jìn)行研究和深化。國(guó)內(nèi)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的研究大體分為兩個(gè)方面，一方面是實(shí)際應(yīng)用上獨(dú)創(chuàng)設(shè)計(jì)了中國(guó)專利產(chǎn)品，如“梅花抓斗”、“三環(huán)減速器”、“輪胎成形鼓機(jī)構(gòu)”[9]等，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。另一方面，己有學(xué)者開(kāi)始對(duì)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法進(jìn)行探索和討論，該項(xiàng)研究己列入國(guó)家自然科學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略研究指南。1.3TRIZ理論的發(fā)展及其應(yīng)用狀況TRIZ法是一種基于知識(shí)的、面向人的解決發(fā)明問(wèn)題的系統(tǒng)化方法學(xué)。TRIZ一詞是俄文“發(fā)明問(wèn)題解決理論”的首字母的縮寫(xiě)，英文名稱為T(mén)heoryofInventiveProblemSolving。以G.S.Altshuller為首的原蘇聯(lián)科研人員于1946年開(kāi)始了有關(guān)TRIZ理論和實(shí)踐的研究，其主要目的是研究人類進(jìn)行發(fā)明創(chuàng)造、解決技術(shù)難題過(guò)程中所遵循的科學(xué)原理和法則[10]。G.S.Altshuller窮其畢生的精力致力于TRIZ理論的研究和完善。在他的領(lǐng)導(dǎo)下，前蘇聯(lián)的研究機(jī)構(gòu)、大學(xué)、企業(yè)組成了TRIZ的研究團(tuán)體，分析了世界近250萬(wàn)份高水平的發(fā)明專利，總結(jié)出各種技術(shù)發(fā)展進(jìn)化遵循的規(guī)律模式，以及解決各種技術(shù)矛盾和物理矛盾的創(chuàng)新原理和法則，建立一個(gè)由解決技術(shù)，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新開(kāi)發(fā)的各種方法、算法組成的綜合理論體系，并綜合多學(xué)科領(lǐng)域的原理和法則，建立起TRIZ理論體系。TRIZ理論方法就是一種將發(fā)明從“困難的”任務(wù)轉(zhuǎn)變?yōu)椤昂?jiǎn)單的”任務(wù)的方法，例如：通過(guò)大幅度減少探索范圍來(lái)達(dá)到又好、又快又省的發(fā)明目的，提高創(chuàng)新效率和創(chuàng)新質(zhì)量。TRIZ理論是一種為各類技術(shù)與非技術(shù)問(wèn)題提供創(chuàng)新性解決思路的強(qiáng)大理論工具，是有效銜接科技“軟實(shí)力”和“硬實(shí)力”的一項(xiàng)重要工作，其重大意義和深遠(yuǎn)影響是單一科技計(jì)劃、科研項(xiàng)目或攻克某項(xiàng)技術(shù)所無(wú)法比擬的。TRIZ法是目前世界公認(rèn)的解決發(fā)明問(wèn)題的有力工具。在東西方冷戰(zhàn)時(shí)代，TRIZ的研究一直被作為蘇聯(lián)的國(guó)家機(jī)密，西方國(guó)家知之甚少。蘇聯(lián)解體后，大批TRIZ研究者移居美國(guó)等西方國(guó)家，TRIZ的研究與實(shí)踐得以迅速普及和發(fā)展。在俄羅斯，TRIZ理論方法已廣泛應(yīng)用于工程領(lǐng)域中。歐洲以瑞典皇家工科大學(xué)(KTH)為中心，集中十幾家企業(yè)開(kāi)始了實(shí)施利用TRIZ進(jìn)行創(chuàng)造性設(shè)計(jì)的研究計(jì)劃[11]。日本從1996年開(kāi)始不斷有雜志介紹TRIZ的理論方法及應(yīng)用事例。美國(guó)也有大學(xué)相繼進(jìn)行了TRIZ技術(shù)研究，有關(guān)TRIZ的研究咨詢機(jī)構(gòu)相繼成立，TRIZ已成為國(guó)外企業(yè)、尖端技術(shù)領(lǐng)域解決技術(shù)難題實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新的有效工具。RockwellAutomotive公司針對(duì)某型號(hào)汽車(chē)的剎車(chē)系統(tǒng)運(yùn)用TRIZ理論進(jìn)行了創(chuàng)新設(shè)計(jì)[12]。通過(guò)TRIZ理論的應(yīng)用，剎車(chē)系統(tǒng)發(fā)生了重要的變化，系統(tǒng)由原來(lái)的12個(gè)零件縮減為4個(gè)，成本減少50％，但剎車(chē)系統(tǒng)的功能卻沒(méi)有變化。FordMotor公司遇到了推力軸承在大負(fù)荷時(shí)出現(xiàn)偏移的問(wèn)題。通過(guò)應(yīng)用TRIZ理論，產(chǎn)生28個(gè)新概念(問(wèn)題的解決方案)，其中一個(gè)非常吸引人的新概念是：利用小熱膨脹系數(shù)的材料制造這種軸承，克服上述問(wèn)題，最后很好地解決推力軸承在大負(fù)荷時(shí)出現(xiàn)偏移地問(wèn)題[13]。ChryslerMotors公司，1999年應(yīng)用TRIZ理論解決企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中遇到的技術(shù)沖突或矛盾，共獲利1.5億美元。最近幾年，TRIZ理論在我國(guó)引起了學(xué)術(shù)界的重視和運(yùn)用[14]。G.S.Altshuller和他的TRIZ研究機(jī)構(gòu)50多年來(lái)提出了TRIZ系列的多種工具，如沖突矩陣、76種標(biāo)準(zhǔn)解、ARIZ、物質(zhì)--場(chǎng)分析等，常用的有基于宏觀的矛盾矩陣法（沖突矩陣法）和基于微觀的物場(chǎng)變換法。事實(shí)上TRIZ針對(duì)輸入輸出的關(guān)系（效應(yīng)）、沖突和技術(shù)進(jìn)化都有比較完善的理論。目前，TRIZ法已在自動(dòng)控制、電氣與電子、航天航空、機(jī)械儀器、動(dòng)力、汽車(chē)、化工制藥、醫(yī)療衛(wèi)生、輕工和食品等十大技術(shù)領(lǐng)域中發(fā)揮作用，并延伸到非技術(shù)領(lǐng)域。國(guó)外TRIZ法專家正在試圖把TRIZ法用于管理和商業(yè)領(lǐng)域，并取得成果。TRIZ法正成為全能的創(chuàng)新方法?？v上所述，TRIZ具有開(kāi)創(chuàng)性有突破性，結(jié)構(gòu)性好，系統(tǒng)性強(qiáng)，能簡(jiǎn)便地得出解決問(wèn)題的原理，內(nèi)容全面。利用TRIZ理論方法對(duì)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出其它預(yù)期類型的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，可以達(dá)到了預(yù)期的目的，同時(shí)也為從事結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的研究工作者提供一種思路。1.4本文的研究?jī)?nèi)容本文先通過(guò)介紹TRIZ理論改進(jìn)的一般設(shè)計(jì)方法，再對(duì)斯特林結(jié)構(gòu)、循環(huán)過(guò)程及工作原理詳細(xì)分析，然后在TRIZ的基礎(chǔ)上對(duì)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)做出改進(jìn)，重點(diǎn)是使用技術(shù)矛盾矩陣法解決技術(shù)沖突，使其成為性能更高的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)。斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)有望成為21世紀(jì)代替內(nèi)燃機(jī)的新型工業(yè)機(jī)器。

第二章TRIZ理論2.1TRIZ理論的核心思想TRIZ理論的核心思想主要體現(xiàn)在五個(gè)方面：（1）人們?cè)诮鉀Q發(fā)明問(wèn)題的實(shí)踐中，遇到的各種矛盾以及相應(yīng)的解決方案總是重復(fù)出現(xiàn)。無(wú)論是一個(gè)簡(jiǎn)單產(chǎn)品還是復(fù)雜的技術(shù)系統(tǒng)，其核心技術(shù)的發(fā)展都是遵循著客觀的規(guī)律發(fā)展演變的，即具有客觀的進(jìn)化規(guī)律和模式。（2）技術(shù)系統(tǒng)發(fā)展的理想狀態(tài)是用盡量少的資源實(shí)現(xiàn)盡量多的功能。（3）各種技術(shù)難題、沖突和矛盾的不斷解決是推動(dòng)這種進(jìn)化過(guò)程的動(dòng)力。（4）用來(lái)徹底而不是折中解決技術(shù)矛盾的創(chuàng)新原理與方法，數(shù)量并不算多，一般科技人員和有關(guān)方面人員都可以學(xué)習(xí)和掌握。（5）解決本領(lǐng)域技術(shù)問(wèn)題的最有效的原理與方法，往往來(lái)自其他科學(xué)領(lǐng)域。2.2TRIZ理論的基本原理TRIZ解決創(chuàng)新問(wèn)題的核心是發(fā)現(xiàn)矛盾并解決矛盾。矛盾（沖突）普遍存在于各種產(chǎn)品的設(shè)計(jì)之中。按傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中的折衷法，沖突并沒(méi)有徹底解決，而是在沖突雙方取得折衷方案，或稱降低沖突的程度。TRIZ理論認(rèn)為，產(chǎn)品創(chuàng)新的標(biāo)志是解決或移走設(shè)計(jì)中的沖突，而產(chǎn)生新的有競(jìng)爭(zhēng)力的解。設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過(guò)程中不斷的發(fā)現(xiàn)并解決沖突是推動(dòng)產(chǎn)品進(jìn)化的動(dòng)力。工程矛盾又分為管理矛盾、物理矛盾和技術(shù)矛盾。管理矛盾是指為了避免某些現(xiàn)象或希望取得某些結(jié)果，需要做一些事情，但不知道如何去做。由于管理矛盾對(duì)技術(shù)創(chuàng)新無(wú)啟發(fā)價(jià)值，不能表現(xiàn)出工程技術(shù)問(wèn)題解的可能方向，它不屬于TRIZ的主要研究?jī)?nèi)容。物理矛盾是指同一個(gè)參數(shù)的兩個(gè)互相對(duì)立的特性，如溫度的冷與熱。物理矛盾表現(xiàn)為系統(tǒng)中有害性能降低（增強(qiáng)）的同時(shí)導(dǎo)致該系統(tǒng)中有用性能的降低（增強(qiáng)）。技術(shù)矛盾是指在一個(gè)技術(shù)系統(tǒng)中，當(dāng)一個(gè)參數(shù)被改動(dòng)時(shí)，另一個(gè)參數(shù)就變差。技術(shù)矛盾表現(xiàn)為：1、在一個(gè)子系統(tǒng)中引入一種有用功能后，會(huì)導(dǎo)致另一子系統(tǒng)產(chǎn)生一種有害功能或加強(qiáng)已存在的有害功能（或削弱有用功能）。2、有用功能的加強(qiáng)或有害功能的削弱使另一子系統(tǒng)變得復(fù)雜。對(duì)于技術(shù)沖突的一般化表達(dá)，TRIZ法歸納了39個(gè)通用工程參數(shù)和40條發(fā)明原理.因此，TRIZ技術(shù)構(gòu)造了一個(gè)沖突矩陣，該矩陣包含40行40列，其中第一行和第一列是按順序排列的39個(gè)通用工程特性序號(hào)，矩陣元素中的數(shù)字表示40條發(fā)明創(chuàng)造方法中推薦采用的方法序號(hào)。2.3TRIZ理論技術(shù)矛盾解決問(wèn)題的一般過(guò)程問(wèn)題模型問(wèn)題模型最終解決方案待解決的研發(fā)問(wèn)題TRIZ一般性問(wèn)題抽象轉(zhuǎn)化TRIZ工具類比應(yīng)用圖2.1技術(shù)沖突解決過(guò)程如圖2.1所示，利用TRIZ理論技術(shù)矛盾解決問(wèn)題的一般方法如下：第1步，分析問(wèn)題，找出可能存在的技術(shù)矛盾。第2步，針對(duì)具體問(wèn)題確認(rèn)一到幾對(duì)技術(shù)矛盾，并將矛盾的雙方轉(zhuǎn)換成技術(shù)領(lǐng)域的有關(guān)術(shù)語(yǔ)，進(jìn)而根據(jù)有關(guān)術(shù)語(yǔ)在TRIZ提供的39個(gè)工程參數(shù)中選定相應(yīng)的工程參數(shù)。第3步，按照相矛盾的工程參數(shù)編號(hào)i和j，在矛盾矩陣中找到相應(yīng)的矩陣元素Mi-j,該矩陣元素表示40條發(fā)明創(chuàng)新原理的序號(hào)，按照該序號(hào)找出相應(yīng)的原理供下一步使用。第4步,根據(jù)已找到的發(fā)明創(chuàng)新原理，結(jié)合專業(yè)知識(shí)，尋找解決問(wèn)題的方案。一般情況下，解決某技術(shù)矛盾的發(fā)明創(chuàng)新原理不止一條，應(yīng)該對(duì)每一條相應(yīng)的原理作解決技術(shù)矛盾方案的嘗試，不要拒絕任何相應(yīng)的原理。第5步，如果第四步的努力沒(méi)有取得較好的效果，就要考慮初始構(gòu)思的技術(shù)矛盾是否真正表達(dá)了問(wèn)題的本質(zhì)，是否真正反映了針對(duì)問(wèn)題創(chuàng)新改進(jìn)的方向。就重新設(shè)定技術(shù)矛盾，并重復(fù)上述各步。

第三章斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理及其改進(jìn)方案斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)是一種閉循環(huán)活塞式熱機(jī)。閉循環(huán)是工作燃?xì)庖恢北４嬖跉飧變?nèi)，而開(kāi)循環(huán)則如內(nèi)燃機(jī)和一些蒸汽機(jī)需要與大氣交換氣體。斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)中使用的氣體從來(lái)都不會(huì)離開(kāi)發(fā)動(dòng)機(jī)。與汽油發(fā)動(dòng)機(jī)或柴油發(fā)動(dòng)機(jī)不同，它沒(méi)有排放高壓氣體的排氣閥，并且不會(huì)發(fā)生爆炸過(guò)程。因此，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的噪音很低。斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)一般被歸為外燃機(jī)。原有的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)稱為α型斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖3.1所示。圖3.1α型斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)側(cè)視圖3.1斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)分析如圖3.2所示，α型斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)是由2個(gè)溫度差的氣缸、2個(gè)相位角相差90度的活塞、被稱之為熱交換器的加熱器、回?zé)崞?、冷卻器，以及圓滑的可連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的慣性輪4部分構(gòu)成。斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的主體結(jié)構(gòu)確定后，回?zé)崞骶统闪擞绊懻麢C(jī)性能的關(guān)鍵部件。單個(gè)工作腔斯特林熱機(jī)只能選用蓄熱式回?zé)崞?。但是，只要是兩個(gè)以上的多個(gè)工作腔斯特林熱機(jī)既可以選用蓄熱式回?zé)崞?，也可以選用逆流換熱式回?zé)崞?。斯特林熱機(jī)由單個(gè)工作腔發(fā)展起來(lái)的，按傳統(tǒng)思維，多個(gè)工作腔只是單個(gè)工作腔的簡(jiǎn)單組合。多個(gè)工作腔斯特林熱機(jī)各工作腔，在同一時(shí)間處于不同熱力學(xué)過(guò)程，有正在放熱的工作腔；也有正在吸熱的工作腔，而且工質(zhì)流向正好相反。逆流換熱式回?zé)崞骶褪抢枚喙ぷ髑凰固亓譄釞C(jī)的這一特點(diǎn)，使正在放熱的工作腔所放出的熱量，直接傳到正在吸熱的工作腔，達(dá)到熱量的合理利用。而蓄熱式回?zé)崞髦皇菍⒈竟ぷ髑还べ|(zhì)放出的熱量?jī)?chǔ)存在本工作腔回?zé)崞鹘饘俳z網(wǎng)，工質(zhì)回流時(shí)又從金屬絲網(wǎng)吸收。不和其他工作腔進(jìn)行熱交換。高性能的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)普遍采用逆流式回?zé)崞?。如下圖3.2所示，當(dāng)圖中左工作腔處于等容放熱過(guò)程，所放出的熱量直接傳遞到右側(cè)工作腔，右工作腔則處于等容吸熱過(guò)程。1.曲軸2.軸套3.連桿4.活塞5.活塞缸6.由熱氣缸和熱活塞組成的熱腔7.加熱器8.回?zé)崞?.冷卻器10.由冷卻缸和冷活塞組成的冷腔圖3.2α型斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖3.2工作原理分析斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)氣體在冷熱環(huán)境轉(zhuǎn)換時(shí)的熱脹冷縮做功。發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的工作氣體處于封閉中，本身不參與任何形式的能量轉(zhuǎn)換，因此可以用\o"惰性氣體"惰性氣體來(lái)作為工質(zhì)。以簡(jiǎn)單的雙缸斯特林為例，如圖3.3所示，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過(guò)程可分為如下幾個(gè)階段：A、左側(cè)\o"氣缸"氣缸受熱，左側(cè)活塞下降；右側(cè)\o"氣缸"氣缸被冷卻，右側(cè)活塞上升。如圖3.3中的1所示。B、左側(cè)活塞繼續(xù)下降；右側(cè)活塞由于輸出機(jī)構(gòu)慣性力開(kāi)始向下運(yùn)動(dòng)。如圖3.3中的2所示。C、左側(cè)活塞在下止點(diǎn)附近開(kāi)始上行，工質(zhì)從熱腔經(jīng)回?zé)崞髁魅肜淝?，回?zé)崞魑展べ|(zhì)的熱量，工質(zhì)溫度下降至冷腔溫度。右側(cè)活塞繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)至下止點(diǎn)。如圖3.3中的3所示。D、左側(cè)活塞向上運(yùn)動(dòng)，工質(zhì)流經(jīng)冷卻器時(shí)將壓縮產(chǎn)生的熱量散掉，當(dāng)動(dòng)力活塞到達(dá)它的上止點(diǎn)時(shí)壓縮過(guò)程結(jié)束。如圖3.3中的4所示。E、最后回到如圖3.3中的5所示，完成一個(gè)斯特林循環(huán)。圖3.3α型斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)工作循環(huán)圖斯特林循環(huán)的工作過(guò)程是:工質(zhì)被密封在一個(gè)閉合回路中，依靠活塞的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)在回路中流動(dòng)，其理想循環(huán)為:壓縮腔中的等溫壓縮過(guò)程，回?zé)崞髦械牡热菁訜徇^(guò)程，膨脹腔中的等溫膨脹過(guò)程以及回?zé)崞髦械牡热堇鋮s過(guò)程，如圖3.4、圖3.5所示分別是理想斯特林循環(huán)4個(gè)過(guò)程的氣壓與容積P－V圖和溫度與熵T－S圖。圖3.4理想斯特林循環(huán)的P-V圖圖3.5理想斯特林循環(huán)T-S圖3.3基于TRIZ的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)3.3.1熱效率的改進(jìn)α型斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)由于會(huì)大量散熱，造成能量損失比較多，其熱效率低下，改進(jìn)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)，使能量可以得到充分的利用。首先分析問(wèn)題：α型斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，具有高壓縮比（最大容積/最小容積）和高輸出功率的特征。但是其熱效率很低，造成能量損失大，能源浪費(fèi)。為了改善性能，可以做好氣缸密封工作或是增加機(jī)構(gòu)將流失的能量回收再利用。但這樣會(huì)使系統(tǒng)裝置的復(fù)雜程度提高。然后TRIZ法解決問(wèn)題：提取通用工程參數(shù)，組建矛盾對(duì)，搜索解決矛盾的發(fā)明創(chuàng)新原理。參照TRIZ提出的39個(gè)通用工程參數(shù)，能量損失（編號(hào)為22）與裝置的復(fù)雜性（編號(hào)為36），兩者之間構(gòu)成矛盾，即采取現(xiàn)有措施，改善能量損失的同時(shí)會(huì)造成系統(tǒng)裝置復(fù)雜程度的提高。對(duì)照TRIZ給出的矛盾矩陣表，如表3.1所示，在22行36列的格子中，找到解決矛盾的發(fā)明創(chuàng)新原理=[7，23]，即7嵌套原理，23反饋原理。表3.1TRIZ法技術(shù)矛盾矩陣表通用工程參數(shù)運(yùn)動(dòng)物體質(zhì)量靜止物體質(zhì)量運(yùn)動(dòng)物體長(zhǎng)度裝置的復(fù)雜性123361運(yùn)動(dòng)物體質(zhì)量—15，8，29，34……2靜止物體質(zhì)量——……3運(yùn)動(dòng)物體長(zhǎng)度8，15，29，34—……22能量損失………………7，23原理的篩選和具體化。結(jié)合原理7和原理23，綜合考慮，將一個(gè)氣缸嵌套到另一個(gè)氣缸，有效地利用了空間，相比改進(jìn)之前可以得到很高的輸出效率。效果。如圖3.6所示，改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)稱為β型斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，由一個(gè)氣缸、兩個(gè)活塞及熱交換器構(gòu)成。加熱器、回?zé)崞?、冷卻器等熱交換器分布在圓周上，所以熱交換器內(nèi)的工作氣體容易形成均等的流動(dòng)。能有效利用工作空間，可以得到很高的輸出效率。1.熱腔2.活塞13.冷腔4.活塞25.連桿6.軸套7.曲軸8.加熱器9.回?zé)崞?0.冷卻器圖3.6β型斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖3.3.2功率的改進(jìn)（1）分析問(wèn)題。α型斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，由于能量主要來(lái)自外部，靠氣體的膨脹壓縮做功，所以輸出功率不高。想要做成大功率發(fā)動(dòng)機(jī)，必須對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)。功率的提高與發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的行程容積壓縮有關(guān)，可以增大氣缸的容積使輸出功率增加，但是容積增大也會(huì)造成密封難度加大，造成系統(tǒng)可靠性程度的降低。（2）TRIZ法解決問(wèn)題。提取通用工程參數(shù)，組建矛盾對(duì)，搜索解決矛盾的發(fā)明創(chuàng)新原理。參照TRIZ提出的39個(gè)通用工程參數(shù)，功率（編號(hào)為21）與可靠性（編號(hào)為27），兩者之間構(gòu)成矛盾，即采取現(xiàn)有措施，功率提高的同時(shí)會(huì)造成系統(tǒng)可靠性的降低。對(duì)照TRIZ給出的矛盾矩陣表，如表3.2所示，在21行27列的格子中，找到解決矛盾的發(fā)明創(chuàng)新原理=[19，24，26，31]，即19周斯性作用原理；24利用中介質(zhì)原理；26復(fù)制原理；31應(yīng)用多孔材料原理。表3.2TRIZ法技術(shù)矛盾矩陣表通用工程參數(shù)運(yùn)動(dòng)物體質(zhì)量靜止物體質(zhì)量運(yùn)動(dòng)物體長(zhǎng)度可靠性123271運(yùn)動(dòng)物體質(zhì)量—15，8，29，34……2靜止物體質(zhì)量——……3運(yùn)動(dòng)物體長(zhǎng)度8，15，29，34—……21功率………………19，24，26，31（3）原理的篩選和具體化。原理24、原理26和原理31很難應(yīng)用到本問(wèn)題中來(lái)。原理19周期性作用原理（把連續(xù)作用改為周斯性或脈動(dòng)式作用；如果作用已經(jīng)是周期性的，設(shè)法變動(dòng)其運(yùn)動(dòng)頻率），由于斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)本身是周期性運(yùn)動(dòng)的，改變運(yùn)動(dòng)頻率與做功快慢有關(guān)，改變行程容積可以改變功率，試著將氣缸通過(guò)熱交換器連接鄰近活塞的上、下空間，得到如圖3.7所示。圖3.7復(fù)動(dòng)型斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖（4）效果。計(jì)算驗(yàn)證過(guò)程如下：對(duì)于α型斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)模型首先，求出α型斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)各空間的瞬時(shí)容積。瞬時(shí)容積是曲柄角θ的函數(shù)，把膨脹側(cè)活塞上止點(diǎn)作為曲柄角θ=00的話，根據(jù)史密特假設(shè)（7）膨脹及壓縮空間的容積是呈正弦變化的。假設(shè)膨脹空間瞬間容量VE，膨脹側(cè)活塞的行程容積VSE（活塞截面積×行程）可表示為：（3.1）同樣，壓縮空間瞬時(shí)容積VC，是用壓縮側(cè)活塞的行程容積VSC及相位角α表示為：（3.2）因此，發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)瞬時(shí)全容積V的等式如下：（3.3）根據(jù)史密特理論假設(shè)（1）忽略熱換器（加熱器、回?zé)崞?、冷卻器）的壓力損失，與發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)壓力不接近的地方也一樣忽略；（2）壓縮過(guò)程、膨脹過(guò)程作為等溫變化；（3）工作氣體符合理想氣體的狀態(tài)式，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)外部沒(méi)有泄漏。發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)氣體全質(zhì)量m用膨脹空間、壓縮空間及死空間的氣體壓力，各氣體溫度，各容量及氣體常數(shù)R可表示為下式：（3.4）此外，溫度比τ，行程容積比κ以及死容積比χ用下式定義：QUOTEQUOTE（3.5）（3.6）QUOTEQUOTE（3.7）根據(jù)史密特理論假設(shè)（6）全部的死空間氣體溫度QUOTEQUOTE用公式輸入與膨脹空間氣體溫度QUOTEQUOTE和壓縮空間氣體溫度QUOTEQUOTE的平均溫度保持不變，則死空間氣體溫度QUOTEQUOTE變?yōu)橄率剑篞UOTEQUOTE（3.8）將式（3.5）-式（3.8）代入式（3.4）整理后得到：（3.9）將式（3.1）、式（3.2）代入工式（3.9）整理后得到：（3.10）但由式（3.10）解出這里平均壓力QUOTEQUOTE用下式表示：還有把平均壓力作為基準(zhǔn)的壓力變化用下式表示；膨脹空間做功壓縮空間做功因此，該發(fā)動(dòng)機(jī)的每一次循環(huán)的做功可用下式表示功率是所以可以看得出做功與壓力及行程容積成正比例增加，改進(jìn)后的復(fù)動(dòng)型斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)其行程容積相當(dāng)于普通α型斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的4倍，所以其功率至少等于α型斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的4倍以上。驗(yàn)證得到：復(fù)動(dòng)型斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)功率提高了，而可靠性沒(méi)有降低。3.3.3結(jié)構(gòu)的改進(jìn)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)雖然有熱量來(lái)源廣，噪聲低，低污染等眾多優(yōu)點(diǎn)，但是其眾多的附件會(huì)導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)龐大，不利用安裝移動(dòng)，如果可以簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)的同時(shí)能夠達(dá)到同樣的功能要求那就令人滿意了。首先分析問(wèn)題：α型斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的附件由于具有太多附件導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)龐大，不利于安裝移動(dòng)。為了改善問(wèn)題，可以嘗試將附件移除，但是如果將回?zé)崞鞯雀郊瞥脑捰謺?huì)影響系統(tǒng)的可靠性，不能保證其準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)。也可以考慮將附件從系統(tǒng)中移開(kāi)。然后TRIZ法解決問(wèn)題。提取通用工程參數(shù)，組建矛盾對(duì)，搜索解決矛盾的發(fā)明創(chuàng)新原理。參照TRIZ提出的39個(gè)通用工程參數(shù)，靜止物體的體積（編號(hào)為8）與可靠性（編號(hào)為27），兩者之間構(gòu)成矛盾，即采取現(xiàn)有措施，靜止物體的體積的變小的同時(shí)會(huì)造成可靠性的降低。對(duì)照TRIZ給出的矛盾矩陣表，在8行27列的格子中，找到解決矛盾的發(fā)明創(chuàng)新原理QUOTEQUOTE=[2，35，24]，即2分離與分開(kāi)原理，35參數(shù)變化原理，16不完全達(dá)到或超過(guò)的作用原理。表3.3TRIZ法技術(shù)矛盾矩陣表通用工程參數(shù)運(yùn)動(dòng)物體質(zhì)量靜止物體質(zhì)量運(yùn)動(dòng)物體長(zhǎng)度可靠性123271運(yùn)動(dòng)物體質(zhì)量—15，8，29，34……2靜止物體質(zhì)量——……3運(yùn)動(dòng)物體長(zhǎng)度8，15，29，34……8靜止物體的體積………………2，35，16原理的篩選和具體化:原理2分離與分開(kāi)，將附件移開(kāi)，將熱交換器等器件移到系統(tǒng)以外，甚至可以直接將回?zé)崞鞯雀郊苯尤コ?，只有留下加熱器。有效減小斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的體積，變成γ型斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)。γ型斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖3.8所示。圖3.8γ型斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的氣體是循環(huán)加熱的（通過(guò)酒精燈）并且膨脹推動(dòng)動(dòng)力活塞向右運(yùn)動(dòng)。當(dāng)動(dòng)力活塞運(yùn)動(dòng)到最右邊時(shí)，連桿迫使松配合的活塞將氣體擠壓到機(jī)器較冷的一邊。在較冷一邊的氣體將熱量散失到外界并且收縮，并把活塞拉向左邊。氣體在此轉(zhuǎn)移，被擠壓回發(fā)動(dòng)機(jī)的較熱區(qū)域，如此循環(huán)往復(fù)。35參數(shù)變化原理，原本的α型斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)是有兩個(gè)氣缸的，使用參數(shù)變化原理，將其改變成為一個(gè)氣缸，變成β型發(fā)動(dòng)機(jī)。如圖3.9所示。1.熱腔2.活塞13.冷腔4.活塞25.連桿6.軸套7.曲軸8.加熱器9.回?zé)崞?0.冷卻器圖3.9β型斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖比較：由原理2得到的γ型斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)和由原理35得到的β型斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)相比較，β型斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)相對(duì)比γ型斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)更小型化，而且可靠性也比較高，能有效利用空間，可以得到很高的輸出效率。而且熱交熱器分布在圓周上，容易配置。γ型的發(fā)動(dòng)機(jī)雖然由于少了熱交換器等附件，但是在結(jié)構(gòu)上不能做到小型化。但是這種結(jié)構(gòu)卻適合做低溫的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)。主要用于作利用低溫度熱源工作的低法度差發(fā)動(dòng)機(jī)，不能做大型功率發(fā)動(dòng)機(jī)。綜上，在結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化方面得到β型斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)比較合適。

總結(jié)本文運(yùn)用TRIZ理論對(duì)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)改進(jìn)，根據(jù)現(xiàn)有的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，分析現(xiàn)狀及應(yīng)用，改進(jìn)設(shè)計(jì)出符合不同用途的機(jī)構(gòu)，進(jìn)而達(dá)到優(yōu)化的目的。本次設(shè)計(jì)體現(xiàn)了目前正流行的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法TRIZ理論對(duì)機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)帶來(lái)的合理化和設(shè)計(jì)實(shí)用價(jià)值。通過(guò)本次設(shè)計(jì)，本人得到如下結(jié)論：運(yùn)用TRIZ理論，將斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)針對(duì)不同要求設(shè)計(jì)改進(jìn)得出不同的機(jī)構(gòu)，使其成為符合不同用途的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)。TRIZ理論提供如沖突矩陣、76種標(biāo)準(zhǔn)解、ARIZ、物質(zhì)-場(chǎng)分析等多種設(shè)計(jì)解決方案，本文僅使用了其中的矛盾沖突解決方案工具，當(dāng)然還可利用其它更多的工具來(lái)解決問(wèn)題。TRIZ理論給我?guī)?lái)了多樣化的設(shè)計(jì)思維，讓創(chuàng)新設(shè)計(jì)有跡可尋。3、就目前情況來(lái)看，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)很有研究?jī)r(jià)值，也很有市場(chǎng)潛力。它將會(huì)是驅(qū)動(dòng)未來(lái)的動(dòng)力，有可能代替內(nèi)燃機(jī)成為另一個(gè)改變世界的發(fā)動(dòng)機(jī)。本論文通過(guò)使用TRI