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热气机是一种以多种燃料为能源的闭循环回热式发动机，在解决能源紧张、减少环境污染以及军事领域等方面具有重要意义。本文研究了菱形传动热气机的传动机构尺度优化综合、性能模拟以及利用虚拟样机技术对热气机进行建模，进而对其传动机构进行运动及动力模拟仿真，以检验各个参数的合理性。 首先，从Stirling热力学循环理论入手，根据热气机一个运动循环输出热功为最大。建立了菱形传动机构尺度优化综合的数学模型，在满足传动机构约束条件的情况下，优化传动机构的几何参数，以使热气机的输出功率在其它参数已定时达到最大。 其次，采用等温分析法对影响热气机的性能参数进行分析，并且以此为数学模型开发出菱形传动机构热气机性能模拟的软件包，以期在热气机制造以前能对其性能进行预测。 再次，根据机构尺度优化综合优化得到的机构参数，采用Solidworks软件对菱形传动机构热气机进行三维建模，在Cosmos／Motion环境中，对热气机虚拟样机模型进行运动及动力仿真，以检测优化参数和运动规律的合理性。 最后，在对热气机虚拟样机的运动及动力仿真模拟分析的基础上，根据所得的参数，对热气机的零部件进行反馈设计，以使虚拟样机能够更加真实地反映未来的物理样机。