玉米是我国第一大粮食作物及饲料和工业原料的主要来源。为缩短收获期,提高收获效率,玉米收获机被广泛应用。然而,玉米收获机在完成不同的作业任务时,驾驶员为适应不同的工况需要频繁换挡,大大增加了驾驶员劳动强度。同时,车辆还存在换挡时油耗较高,动力不足,挡位与车速匹配性差等问题。本文以4YZ-4B型号的玉米收获机为例,根据该型号玉米收获机存在的不足,为降低驾驶员劳动强度,让驾驶员更加专注于农作,进而提高农作效率,同时改善油耗较高及车辆熄火等问题,本课题进行了以下三个方面的研究,主要研究内容如下:(1)换挡规律的研究。换挡规律的研究是车辆自动换挡研究的重要理论,其优劣将直接影响玉米收获机的换挡性能,进而影响到玉米收获机动力性、经济性和驾驶员驾驶舒适性。因此,本文针对玉米收获机换挡特性进行研究分析并根据其作业特点,制定了三套不同的换挡规律:空载行驶时,提高动力性为目标,以车辆行驶速度和油门开度为控制参数,研究了最佳动力性自动换挡规律;空载行驶时,提高经济性为目标,以车辆行驶速度和油门开度为控制参数,研究了最佳经济性自动换挡规律;农作行驶时,以满足动力性为前提,提高经济性为目标,以车辆行驶速度、油门开度和车辆质量为控制参数,研究了最佳经济性自动换挡规律。并根据以上三种工况,确定三种情况下的最佳换挡点。(2)自动换挡装置的研究。在换挡规律研究的基础上,研制了自动换挡装置,该装置主要包括位置传感器、脉冲编码器、可编程逻辑控制器等信号处理装置以及液压泵站、电磁阀、液压缸等液压相关装置,其主要工作过程是首先利用变速箱输出转速模拟车辆行驶速度并对其进行测量,其次将所测得转速信号转化为脉冲信号并将其传给PLC,然后PLC通过对脉冲信号的识别与判断进行挡位的切换。最后通过液压系统的助力,进行挡位液压助力的自动变换。(3)玉米收获机自动换挡变速箱试验台的搭建。为验证换挡装置的可行性,搭建了玉米收获机自动换挡变速箱试验台,将换挡装置及相关传动部分独立成一个系统,模拟玉米收获机的实车换挡过程。试验台首先通过手动调节对各挡位进行换挡调试并计算传动比,然后进行自动换挡调试,通过试验验证,各挡位均能完成合理切换,输入与输出转速的比值基本符合传动比,自动换挡装置能连续执行换挡2小时以上。本课题的研究为4YZ-4B型玉米收获机实现自动换挡提供一套换挡理论和一种理论可行的换挡方式,缩短了换挡时间,降低了劳动强度,使驾驶员更加专注于农作,也有助于提升我国农机自动换挡的发展,促进行业的提升。