作为农业大国,我国农用车辆保有量巨大。传统有级换挡拖拉机能源浪费与尾气排放严重。装备无级变速器的拖拉机可改善牵引特性,动力性和燃油经济性。机电复合无级变速器具有设计柔性高、传动效率高的优势,应用前景广泛。因此研究把混合动力技术应用于拖拉机具有很大的工程应用价值。在分析混合动力系统结构组成、工作原理、工作模式及优缺点的基础上,结合拖拉机实际作业工况,以实现无级变速为目标,提出了一种机电复合传动方案。分析了传动方案的工作模式。在设计传动方案的基础上,结合拖拉机各种工况对运行速度和牵引力的要求,对发动机、电动/发电机、蓄电池进行了选型和参数设计,并运用遗传算法优化了无级变速系统的参数。分析了传动方案的传动原理,从理论上计算了速比特性、转矩特性、功率分流比特性、效率特性。使用Matlab软件绘制各无级变速段速比、转矩、电功率分流比及效率特性的关系曲线。将机电复合无级变速器的效率与液压机械无级变速器的效率进行了比较。研究表明:本文设计的传动方案变速范围宽。不同混动模式下变速器效率均高于80%,最高效率可达95%。与液压机械无级变速器相比,变速器效率有所提升,效率提升大于10%。各无级变速段换段前后效率差异小,在解决拖拉机换段平稳性方面上更具优势。分析了发动机及电动/发电机特性,建立了发动机调速特性,燃油消耗率特性,有效功率特性模型。根据上述模型绘制了发动机万有特性曲线。建立了电动/发电机外特性及效率模型,并绘制了电动/发电机效率map图。根据设计的混合动力系统的不同混动模式,研究了发动机、电动/发电机和传动系统的匹配,提出了匹配实现的方式。比较了传统有级换挡拖拉机和装备机电复合无级变速器拖拉机的牵引力特性。比较表明无级变速拖拉机动力性能优于传统有级换挡拖拉机,可以实现发动机、电动/发电机和传动系统间的良好匹配。