易拉罐自制斯特林发动机文档格式.docx

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发动机在受到热源加热时，封锁在热置换气缸和动力气缸内的空气，受热膨胀推动动力活塞上升，动力活塞运动时带动曲轴旋转，曲轴带动热置换活塞向上运动，空气穿过热置换活塞流向热置换气缸的热端，继续膨胀推动动力活塞上升;

动力活塞上升到上止点时被飞轮的惯性带动通过上止点，现在在冷端通过冷却的热置换活塞已开始向下运动，空气流经低温的热置换活塞抵达冷端受冷收缩，拉动力动力活塞下降。

热置换活塞和动力活塞彼此配合，使发动机持续运转下去。

　　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斯特林发动机工作进程

　　材料和工具：

　　铁质八宝粥易拉罐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。

透亮胶布。

废圆珠笔管。

　　利用的工具为钳子，剪子，电烙铁和焊锡（没有电烙铁也能够利用二合一强力胶），锥子或钻，直尺，圆规。

　　制作方式：

　　本设计利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，并尽可能说明设计原理，以便读者能够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钻一个小孔，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路。

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.制作热置换气缸。

　　在一个易拉罐壁距罐口4厘米处钻一个直径4毫米左右的孔。

此孔最好从罐内向罐外钻，钻好后毛刺朝处，没必要处置。

　　2.制作动力气缸。

　　取半个易拉罐作为动力气缸。

在距罐底厘米的罐壁上钻一个直径4毫米左右的孔，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，把接缝焊牢。

把热置换气缸、圆筒和动力气缸焊接在一路。

如此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，是为了增增强度。

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，以避免曲轴在支架上串动。

顺着曲轴主轴方向观看时，动力活塞曲柄与热置换活塞曲柄之间成90度角。

　　图5曲轴

　　①曲轴主轴（右边白色部份为圆珠笔管）

　　②热置换活塞曲柄（长度约厘米）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。

　　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，如此做是为了增增强度。

在此铁皮两头各钻一个孔，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。

在铁皮两头各钻一个与大头针粗细相当的孔，把铁皮两头向上折成U形。

用大头针把那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

　　一、整体组装与制作动力橡皮膜组件

　　1.把热置换活塞装入热置换气缸，热置换气缸口与支架易拉罐底对齐，曲轴主轴线与热置换气缸和动力气缸的连接筒平行。

用手把住两个易拉罐，摇动曲轴，若是曲轴转动灵活，就用透亮胶布缠绕接缝处，不然查明故障缘故，排除故障。

缠绕时拉紧透亮胶布，使罐口与罐底之间接合牢固不透气。

　　2.制作动力活塞橡皮膜组件。

把气球横向剪开，取碗形部份，碗底正中间剪一个小洞。

依照图8把一段铁丝与螺丝杆连接起来，铁丝确实是动力活塞连杆。

制作两个泡沫塑料圆片，圆片中心钻孔。

在螺杆上依次穿上圆片、气球、圆片，拧紧螺母。

　　3.在动力气缸口处缠绕两层透亮胶布，胶布边缘比气缸口略高，以避免气缸口割破气球。

把气球套在动力气缸口上，不要把气球拉得太紧，在包住气缸的气球外部缠绕透亮胶布，使气球不能从气缸口脱落。

铁丝靠近曲轴动力活塞连杆轴，现在由于热置换活塞的重力作用，动力活塞曲柄处于水平状态。

把铁丝在轴上绕一圈，多余部份剪断。

找一只旧棉线袜子，剪去脚尖部份，剩下的部份卷成宽4厘米的圆环套在罐口与罐底的接缝处，做为散热器。

　　图8动力活塞组件

　　二、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。

在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型圆珠笔管夹在曲轴上连杆双侧，左右调剂连杆位置，使曲轴转动灵活。

　　2.确信热置换活塞杆长度。

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，留出5毫米的间隙，从支架易拉罐罐底算起，保留113毫米长的车辐条，多余部份截断。

　　3.把一个热置换活塞档片穿入活塞杆，小圆筒方向向下。

转动曲轴，使热置换活塞连杆轴升到最高点。

移动档片，使它抵达距支架易拉罐罐底5毫米处。

把钢丝清洁球穿在活塞杆上，再把另一个档片穿到活塞杆上，档片上的小圆筒方向向上。

拉伸揉捏钢丝清洁球，使它布满两档片之间，并略粗于易拉罐内径。

参见图6。

　　六、制作飞轮

　　用一个大号的牙膏管，拧下管帽，把光盘套在牙膏管上，再拧紧管帽，剪去多余的牙膏管，飞轮就制作完成了。

用一小段竹筷子把飞轮固定到曲轴上。

也能够用其它圆形材料制作飞轮，但用光盘和牙膏管制作的益处是能方便地增减光盘数量，研究飞轮质量对发动机工作的阻碍。

　　利用方式

　　把散热器用水浸湿，燃气灶打到小火状态，然后把发动机架在燃气灶上，热置换气缸底部正对火焰，用手转动曲轴，过一会感到发动机有动力输出后松开手，发动机就自己转动起来了。

在实验室或课堂上利历时能够利用酒精灯作为热源，但最好的方法是利用吃暖锅用的固体酒精膏，它比液体酒精要平安很多。