斯特林发动机是一种具有广泛能源适应性的外燃式热气机，它的应用研究在解决能源危机、减少尾气排放及若干特殊军事应用领域具有重要意义，尤其是在太阳能热发电方面具有广阔的应用前景。菱形传动机构作为斯特林发动机的能源转化、输出机构，其结构动力学性能对斯特林发动机的整体性能有着重大影响。本文基于多体动力学（MBS）理论，采用Pro/E、MSC.ADAMS及ANSYS联合仿真的方法，将连杆构件视为可变形的柔性体，建立菱形传动机构的刚柔耦合模型，并进行相应的动力学分析。首先，对斯特林循环及斯特林发动机的原理进行了阐述，给出菱形传动机构的设计结构尺寸，采用等温分析法对该斯特林发动机的整体性能进行理论计算，包括冷腔、热腔、回热器等的容积计算、工质压力与循环功计算、工质在循环过程中的流量与分布计算等。其次，介绍了菱形机构的特点，对菱形传动机构的运动规律进行了分析，其中包括动力活塞与配气活塞的位移、冷热腔的容积变化等，并推导出了其循环功表达式。在此基础上综合考虑整机外形尺寸的限制、构件的运动范围、机构存在的条件等建立了β型菱形传动斯特林机功率优化数学模型，并通过MATLAB遗传算法工具箱进行了求解。最后，采用Pro/E建立菱形传动机构的三维模型，导入MSC.ADAMS中添加驱动与载荷，建立菱形传动机构的虚拟样机模型。分别介绍了几种柔性体的建立方法，使用有限元分析软件ANSYS建立连杆构件的柔性体模型，生成模态中性文件MNF，并在ADAMS/AutoFlex模块中对柔性体进行必要的编辑，将柔性体替换刚体模型中的相应构件，进行刚柔耦合动力学分析。研究了构件的弹性变形对机构的运动及动力学特性的影响，并与刚体模型相对比，并导出连杆柔性体构件的载荷谱（.lod），作为有限元程序的边界条件，对连杆进行应力分析与强度校核。