碟式太阳能斯特林热发电技术是未来最经济、最具发展潜力的太阳能热发电技术。斯特林发动机作为碟式发电系统的关键部件，它的研究和发展已经越来越受到人们的关注和重视。本文对一台25KW级双作用式斯特林发动机进行了设计。首先确定了循环压力、发动机频率、行程、缸径、热交换系统无益容积等参数，进而对发动机换热系统、气缸、活塞等零部件进行了结构和尺寸设计。并利用等温分析法对斯特林发动机性能进行了验证，分析了斯特林发动机工作过程中存在的各种热量损失和阻力损失。利用商业流体软件FLUENT的动网格技术对斯特林机的膨胀腔活塞和压缩腔活塞进行模拟，实现回热器内部流场的交变流动。获得了不同长径比、不同孔隙率条件下，回热器有效性与压降的变化，拟合了压降与长径比之间的关系。结果显示，孔隙率增加到0.76左右时，有效性开始迅速下降。利用ASPEN HTFS+的Design模块对冷却器进行了结构尺寸的设计优化。得到了不同管数、管径、管间距条件下冷却器的流动性能参数，分析了流体在微小型冷却器中的流动特点。依据加工工艺复杂程度、冷却器性能、经济性择优选取了冷却器的形式。最后，采用传统热力学分析方法对软件设计结果进行了验证，两种方法计算结果基本吻合。证明将ASPEN HTFS+这种通常用来设计化工生产中的大中型换热器的软件用于斯特林发动机冷却器的热力设计是可行的。设计了斯特林机活塞的无油润滑密封结构，建立了活塞的二维轴对称模型，通过计算获得了活塞的温度分布，为设计活塞环、导向环的轴向宽度、径向宽度、自由间隙、侧向间隙、背向间隙等结构尺寸和配合尺寸参数提供了参考依据。