随着我国大喂入量(≥8.0kg/s)履带式联合收获机的推广应用,联合收获机的整机自重不断增加,作业过程中对稻田土壤的压实及剪切破坏问题日益凸显,造成土壤功能退化、作物易倒伏、生态系统破坏及作物产量下降等问题,严重影响了稻田土壤的可持续化发展。本文通过对履带式车辆软地转向过程进行理论建模分析及田间转向试验,研究履带式联合收获机单边制动及原地差逆两种转向模式对土壤的剪切破坏规律,探寻不同工况下减轻对土壤剪切破坏的最优联合收获机转向模式;通过对比相同载质量的轮胎和履带式车辆对土壤压实应力及土壤功能的影响,探究履带式行走装置相比较于轮胎缓解对土壤压实的能力以及影响因素,寻求减轻履带式车辆对土壤压实的方法;为履带式行走装置的改进以减轻对土壤的压实及剪切破坏提供了依据,对于我国农业土壤的保护及改善具有十分重要的科学意义和实用价值。本文在总结国内外研究现状的基础上,采用理论研究、数值计算、试验验证相结合的方法开展研究工作,本文的研究工作主要包括以下几个方面的内容:1、以Wong的履带车辆转向理论为基础,理论分析了履带式车辆在转向过程中的滑转及滑移规律,建立了考虑履带滑转及滑移因素的履带式车辆软地转向动力学模型。利用履带式联合收获机在稻田土壤中进行转向试验,对履带输出扭矩进行测试,并与模型计算结果进行对比,验证了所建立的转向动力学模型的准确性。基于所建立的模型,分别对履带式联合收获机单边制动及原地差逆转向时的转向阻力矩、对地面的剪切面积以及履齿在地面的剪切轨迹进行了计算,并研究了联合收获机两种转向模式对地面的剪切破坏规律。2、在模型理论分析的基础上,利用履带式联合收获机在不同土壤含水率的稻田中进行转向试验。通过对联合收获机转向后在地面留下的轨迹轮廓进行测试,研究联合收获机单边制动以及原地差逆两种模式转向对土壤的剪切破坏规律;以土壤剪切破坏面积及土壤最大雍起高度为评价指标,对比了两种转向模式对土壤的剪切破坏程度。结果表明,采用原地差逆转向模式能够大幅度的减小对土壤的剪切面积;当履带滑转系数小于临界滑转系数时,采用原地差逆转向对土壤的剪切破坏程度较单边制动转向更小。3、利用在土壤内埋设压力传感器测试以及模型计算的方法,研究比较了相同载质量的轮胎和履带式车辆下不同土壤深度内的垂直及水平方向应力大小,以及车辆行驶速度对应力大小的影响;通过在不同土壤深度内采土样后进行室内测试,研究了轮胎和履带式车辆对土壤功能(土壤透气率、先期固结压力及干容重)的影响;探究履带式行走装置相比较于轮胎缓解对土壤压实的能力,以及影响履带式行走装置缓解对土壤压实能力的因素。结果表明,履带相比较于轮胎,能够减小土壤内的垂直及水平应力,但垂直应力的减小量比水平应力大;轮胎和履带压实作用下0.15和0.35 m深度土壤内的垂直及水平应力均随车辆行驶速度的增加而减小,履带作用下的应力减小速度大于轮胎;履带作用下0.15和0.35 m深度内土壤的透气率均明显小于轮胎,但土壤的先期固结压力及干容重无显著区别。4、利用在土壤内埋设压力传感器测试的方法,研究了履带式行走装置下土壤内垂直及水平方向应力沿履带长度方向上的分布规律;采用控制变量法,改变履带张紧力的大小,以履带行走装置下的最大应力(各应力峰值的最大值)及平均最大应力(各应力峰值的平均值)为评价指标,研究履带张紧力大小对应力分布均匀性的影响。结果表明,适当减小履带张紧力能够提高垂直及水平应力分布的均匀性。研究结果为优化履带式行走装置结构,以减轻对土壤的压实提供了理论及试验依据。