船式拖拉机是我国独有的动力装备,其采用“浮式”工作原理,在田间作业时行驶阻力小,特别适应我国南方复杂多变的自然环境,深受南方水稻产区的欢迎。现阶段船式拖拉机的行走系统主要采用单桥及两轮的形式,存在传动系统的配套功率小,机械效率低等问题;田间转移、过沟过埂、上坡下坡等越障性能不甚理想;采用单边制动的方式,实现差速原地转向,容易在田间形成土堆和泥坑;部分产品档位单一,机动性差,无法选择合适的档位更无倒车条件。在了解、分析国外轮式滑移转向车辆和国内船式拖拉机的研究现状的基础上,本文针对传统两轮驱动船式拖拉机存在的传动效率低、机动性差等问题,以四轮驱动船式拖拉机的传动系统为研究对象,通过四轮驱动船式拖拉机转向理论分析及转向模型建立,开展四轮驱动船式拖拉机传动系统的设计、仿真和试验研究,具体研究内容和结论如下:(1)四轮驱动船式拖拉机转向理论及转向模型的建立。对四轮驱动船式拖拉机转向进行了理论分析与数学模型的创建,通过对四轮驱动船式拖拉机的大半径转向和小半径转向的运动学和动力学的理论分析,建立了四轮驱动船式拖拉机转向时的数学模型,通过数学模型可得车辆在进行小半径转向时承担的转向阻力矩更大,转向更困难。(2)四轮驱动船式拖拉机的传动系统设计。以实现原地转向功能为目标,采用对称布置的同步带和驱动轮组合结构的传动系统,实现前桥和后桥车轮四驱联动;采用方向机控制下的前桥动力单边分离与后桥差速器壳液力制动相结合,实现整机原地转向。(3)船式拖拉机传动系统仿真分析。运用SolidWorks软件建立船式拖拉机传动系统的前桥、后桥以及车体的简化三维模型,将创建好的模型导入到ADAMS中,添加轮胎、路面文件和部件之间的约束,定义边界条件后对其进行动力学仿真。仿真试验结果表明,直线行驶时传动系统的同步性好,传动效率高,车辆在Y方向上偏移量很小,符合车辆直线行走原理;原地转向时,档位越高,车体的转向角速度就越大,车体转向效率越高;原地转向相对于切边转向稳定性较差,在高速急转向或跑偏需要对方向进行纠偏时,使用切边转向模式来代替原地转向模式。(4)船式拖拉机转向性能研究。确定了四轮驱动船式拖拉机的转向性能和评价指标,并在水泥路面工作环境下进行船式拖拉机不同档位下直线性能测试、最小转向半径测试和转向角速度测试,并将在水泥路面工作环境下得到的数据与ADAMS仿真模型下得到的数据相比较,结果表明:在ADAMS环境下得到的转向角速度为水泥路面试验数值的100%-118%,最小转向半径的仿真结果为试验试验数值的86%-96%,表明该动力学仿真模型是可行的。试验中最小转向半径的平均值为0.022m,可以满足在小地块转向的要求,转向占用面积小;档位为1档和倒档时车体转向角速度分别为0.24rad/s和0.26rad/s,档位为2档时车体转向角速度为0.45rad/s,档位为3档时车体旋转角速度为0.65rad/s,不同档位提供不同的转向角速度,能够适应作业的不同行走要求,满足田间作业的复杂性要求;但提出原地转向在慢速条件下使用较为适宜,因高速急转向或需要对方向进行纠偏时应避免使用原地转向。(5)船式拖拉机方向盘转角试验。结果表明:在转向过程中,四轮驱动船式拖拉机内侧驱动轮的输入轴转速呈不断减小的变化趋势,外侧驱动轮输入轴的转速基本保持不变,并在方向盘持续转动过程中,内侧驱动轮输出轴的转速会出现负值,直到内外两侧驱动轮输入轴转速大小相等、方向相反,实现原地转向;在档位1档、2档、3档和倒档的试验过程中,四轮驱动船式拖拉机两侧驱动轮输入轴的转速变化趋势相同,转向半径值最终都能趋于0,说明无论车辆在什么档位下开始转向,最终都能实现样机的原地转向过程。(6)船式拖拉机田间适应性研究。试验结果表明:工作环境对原地转向半径的影响较大,水田地面工作环境下原地转向半径约为坚实地面工作环境下原地转向半径的9.8倍,不同工作环境下样机的转向角速度变化不大,水田地面下样机的转向角速度偏小,说明水田转向要比其他工作环境更困难,水泥地面最小转向半径为水田地面最小转向半径试验数值的8%-10%,水泥地面转向角速度为水田地面转向角速度试验数值的77%-95%,表明水田工作环境下原地转向相比于水泥地面工作环境要更困难,但相对于传统转向方式来说,转向半径要更小,转向角速度更大。