随着丘陵山地水果产业成为中国典型的丘陵山地农业,丘陵山地果园的机械化运输已成为丘陵山地水果产业的核心需求。本文依托公益性行业(农业)科研专项“大宗果树田间机械化作业关键装备研发与示范”,以提高运输机的操纵稳定性为目的设计适用于山地果园轮式运输机的转向系统。首先,本文根据山地果园运输机的工作需求,结合整车情况从经济性考虑设计机械转向系统,其中重点对转向系统的核心部分转向器进行设计。然后应用仿真软件CarSim建立所设计的机械转向系统模型,并依据国标试验验证该机械转向系统的可行性。本文根据转向瞬态响应(角阶跃输入)试验条件设置试验车速10Km/h,方向盘角阶跃开始时间为0s,阶跃时间为1s,转动角度为750°。仿真时长为10s。方向盘角阶跃转向仿真能够测试出汽车的时域过渡特性,包含方向盘转角、横摆角速度、车速和侧向加速度。结果显示机械转向系统横摆角速度响应时间过长为0.88s,因此需要进一步优化该转向系统。再次,在机械转向系统基础上添加助力单元以缩短横摆角速度的响应时间。而众多助力形式中,电动助力转向系统(Electric Power Steering System,简称EPS)作为一种智能新型助力转向系统,它较好地解决了存在已久的转向轻便性和灵敏性之间的矛盾,提高了车辆行驶过程尤其是车辆转向时的操纵稳定性。因此,本文将机械转向系统和电动助力单元结合研究了EPS的助力特性,依据半经验公式,确定了直线型助力特性曲线类型及对应参数。EPS模型在MATLAB软件中建立,再将CarSim中的整车模型和MATLAB中的EPS控制模型进行联合。最后,将联合后的电动助力转向系统与机械转向系统在相同条件下进行仿真试验,并对比试验结果。结果显示:转向系统优化后整车在转向瞬态响应(角阶跃输入)试验中横摆角速度响应时间缩短72.7%,侧向加速度稳定值降低65.6%。稳态回转试验中车身横摆角速度稳定值降低22.4%,侧向加速度稳定值降低17.0%。因此对比机械转向系统,文中设计的转向系统参数匹配及优化方案合理、有效。本文在转向系统设计及优化过程中采用虚拟样机仿真试验,缩短了设计周期,节省了设计成本,能够在一定程度上为其他农业机械转向系统的设计及优化提供参考。