新型农业机械在开发和设计过程中,受农田环境的不可控、驱动设备的振动以及农时天气等试验条件限制,发展相对缓慢。在车辆地面系统力学的研究中,拖拉机的振动以及土壤参数的不确定性也制约着该学科发展。故本文在了解国内外土槽试验台车系统的历史发展与研究现状后,结合实验室现有条件和资源,设计了一台操作性较好、精确度较高的土槽试验台车系统。该土槽试验台车系统集机械、液压、PLC控制技术、LabVIEW虚拟仪器技术于一体,模拟中小型拖拉机工作方式。驱动能力大、控制准确可靠、测试灵活方便,采集存储数据连贯。系统可用于各类农业机械的样机模拟试验和性能测试分析试验,如犁耕试验、旋耕试验等;进行轮胎与地面耦合的相关试验,测试轮胎运行过程中受力情况,胎面变形情况,验证轮胎理论模型等。也可在教学过程中用作为演示、示范模型。台车系统主要由槽体、牵引车和双轮试验装置组成。土槽体用于盛放试验土壤,按照实际田间土层分布,土壤厚度可达80cm。土槽同时作为牵引车运行轨道,牵引车在槽体的轨道上运行,具有加速阶段、有效阶段和减速阶段。牵引车速度范围为0-10m/s,牵引功率22kW,动力输出轴转速为0-1000r/min,输出功率7.5kW。前后工作装置分别可提供10kN的加载力,用于提升或下降工作装置。双轮试验系统用于模拟不同工况下轮胎的运行情况,可控制胎压、滑转率、车速、垂直载荷等因素进行试验,分析轮胎受力、验证理论模型。本文对这这三个主体部分分别进行设计。首先,基于农机系实验室条件设计土槽体方案,包括给排水方案、轨道放置和土层布置。其次,设计试验牵引车的总体方案。使用三维建模软件SolidWorks建立试验台车系统的整车结构和零部件图。设计机械部分,对车架进行设计与仿真;设计并校核带传动、齿轮传动和链传动的;重点设计传动轴、动力输出轴的结构,使用Ansys进行静力结构分析;选型轴承、键、联轴器等零部件。计算液压站主要参数,绘制液压油路原理图。最后利用二维设计软件导出加工图纸。再次,确定电气控制部分功能以及测试系统的功能模块,设计控制系统流程,选型控制系统硬件,分配输入输出端口以及设计外围电路,利用SIMTAIC编程软件STEP7编写控制梯形图,以及设计人机交互控制界面。对测试系统硬件进行选型,分析测试原理,重点对轮胎以及犁体六分力测力机构进行分析,使用NI系列产品设计了数据采集系统和测试界面。最后,对双轮试验装置进行设计,包括带传动、齿轮传动的设计与校核,传动轴的设计与仿真以及其他零部件的选型等。对试验装置的垂直加载结构进行设计和仿真,并设计了平衡小轮。