拖拉机长期行驶在田间和路况较差的路面上,振动尤为剧烈。因此对拖拉机减振技术的研究具有重要的理论意义和工程应用价值。由于受到经济发展水平、制造成本及销售价格等因素制约,国产拖拉机基本采用刚性连接无悬架的结构形式,其振动强度远远高于小汽车。在欧美等发达国家,由于综合运用驾驶员座椅悬架、驾驶室悬架和前桥悬架等减振技术,拖拉机的振动强度远远低于我国。国外对油气悬架进行大量的研究,已经广泛应用于非道路车辆中,而国内还处于研发阶段,并没有实际应用,有关拖拉机前桥油气悬架的研究也鲜有报道。本文以常发CF700型拖拉机为研究对象,通过理论分析无悬拖拉机的振动特性,测试无悬架拖拉机行驶在不同路面条件下的振动加速度。以MATLAB为研究平台,利用遗传算法对前桥悬架的刚度和阻尼参数进行优化,并仿真研究前桥悬架刚度和阻尼参数对拖拉机振动特性的影响。设计刚度和阻尼可调的独立式前桥油气悬架系统,建立刚度和阻尼参数的非线性数学模型。仿真研究油气弹簧各结构参数对油气弹簧刚度、阻尼力以及活塞杆输出力特性的影响规律,最后对自行研制的油气弹簧的输出力特性和振动响应特性进行台架试验。所完成的主要工作及研究结论归纳如下:建立无悬架拖拉机二自由度平面振动模型,通过测量、试验和计算的方法获得拖拉机系统的主要参数。建立拖拉机振动测试系统,测试拖拉机行驶在GB/T10910-2004规定的100m较平滑跑道上的振动加速度。采用轮胎滚动法,通过自行设计的路面不平度测量装置,测得南京江浦农场小麦秸秆田和水田的路面不平度,并测试拖拉机分别行驶在小麦秸秆田、水田、水稻秸秆田以及田间小路四种不同的典型农田路面上的振动加速度。建立拖拉机前桥悬架三自由度平面振动模型,得到拖拉机振动模型的频率响应函数,并理论推导出拖拉机座椅安装位置的垂向振动加速度均方根值、前、后轮动载荷均方根值以及前桥悬架动挠度均方根值等振动参数的计算公式。根据拖拉机系统的参数确定前桥悬架刚度和阻尼参数的取值范围,利用MATLAB优化工具箱中的遗传算法工具箱,对前桥悬架的刚度和阻尼参数进行优化,优化后的悬架刚度kfas和阻尼cfas的数值分别为:142.8kN/m、9.5kN.s/m。建立前桥悬架拖拉机三自由振动仿真模型,仿真得到安装前桥悬架后,座椅安装位置垂向振动加速度均方根值、俯仰方向振动角加速度均方根值、前轮动载荷系数、后轮动载荷系数分别降低5.3%、43.7%、76.0%、9.5%,并研究前桥悬架刚度和阻尼参数对拖拉机质心垂向、俯仰方向振动角加速度、座椅安装位置垂向加速度、前、后轮动载荷系数以及前桥悬架动挠度的影响规律。提出一种刚度和阻尼均可调的油气悬架系统,设计油气悬架系统的总体结构,介绍油气弹簧和水平调节装置的工作原理。利用流体力学理论建立油气弹簧在不同工作方式下的刚度和阻尼的数学模型,计算油气弹簧的主要结构参数。对油气弹簧刚度和阻尼参数进行线性化处理,得到平衡位置处油气弹簧的刚度和阻尼系数。根据动力分析和参数要求对油气弹簧的各部分元件进行选型和装配,确定油气弹簧的主要参数。利用MATLAB/Simulink建立油气弹簧的特性仿真模型,仿真研究油气弹簧的刚度特性以及在不同工作方式下初始充气体积、初始充气压力、缸体直径、活塞杆直径、比例阀节流孔径、节流阀节流孔径等参数变化对阻尼力以及活塞杆输出力的影响规律。所设计的油气弹簧可以实现油气弹簧在“软”、“硬”状态下的切换,并能在一定范围内对油气弹簧的刚度和阻尼进行调节。对自行研制的刚度和阻尼可调油气弹簧进行静、动态性能试验,静态性能试验得到油气弹簧刚度呈非线性变化,平衡位置处的静刚度系数为72.6kN·m-1。动态性能试验研究比例阀电流、各节流阀开度及激振频率对油气弹簧输出力的影响规律。模拟拖拉机分配到前桥悬架的簧上质量,对油气弹簧进行四分之一车体悬架位移传递率、簧上质量振动加速度以及轮胎动载荷响应特性试验。试验研究比例阀5、7电流、小节流阀6、8以及大节流阀9、10的开度变化对油气弹簧位移传递率、簧上质量垂向振动加速度均方根值以及轮胎动载荷的影响规律。