防沙治沙是我国生态文明建设中的重大工程之一。在防沙治沙装备中,自走式治沙装备具有效率高、成本低、见效快等显著优点,其沙地通过性直接决定治沙作业效果和效率。轮式行走治沙装备在沙地作业时容易出现滑转下陷甚至无法行进的现象。履带行走系统具有接地比压小、越野通过性好等显著优点,可在松软陡峭沙地中行驶作业。为此,本文设计开发了一款用于沙地喷施作业的履带底盘,基于仿生学设计研究了鸵鸟足型沙地作业履带板;通过对履带板-沙地作用机理分析、应用计算机仿真及土槽试验,深入研究了履带板结构参数对沙地推力/行走特性（单位车重挂钩牵引力）等影响,为沙地喷施作业机械研制提供依据。本文主要研究内容如下:（1）根据项目需求及沙地作业特点,确定沙地底盘总体设计方案;依据履带设计规范,确定履带基本参数,选定国产J35林用履带底盘为基础,对其关键部件进行改进设计。（2）根据沙土筛析试验、含水率测量试验和直剪试验,得到试验区沙地的力学特性参数;结合Bekker沉陷理论、Janosi剪切模型、朗肯被动土压力理论等推导出单块履带板沙地推力数学模型,为研究履带板优化模型及行走特性提供理论基础。在ABAQUS软件中建立了履带板-沙地作用的仿真模型,利用正交试验方法研究履带板主要结构参数对沙地推力的影响。应用仿生学理论,探讨鸵鸟足的越沙机理,设计开发了沙地履带板,并完成了相关土槽试验。计算机仿真和试验结果均表明履带板宽度和履刺高度是影响沙地推力的显著因素。（3）以提高单位车重挂钩牵引力为优化目标、履带板结构参数为优化变量、最大功率及非负牵引力为约束,建立了履带板优化模型;得到发挥出最大挂钩牵引力的参数为:履带板宽度优选620mm、履刺高度83mm、履刺夹角15°、履刺厚度8mm。相比原J35履带板,该优化履带板可提升34.8%的单位车重挂钩牵引力;相比于基准履带板,该优化履带板可提升15.5%的单位车重挂钩牵引力。（4）应用Recur Dyn软件完成了沙地作业底盘建模,在不同坡度的沙地路面上完成该底盘的直行、转向及爬坡等工况仿真;应用沙地喷施底盘样机,进行了沙地牵引试验及爬坡试验。仿真和试验表明,新设计的沙地喷施底盘可在试验区松软陡峭沙地上正常行驶,优化履带板后该底盘的最大牵引力可达36k N,相比于原J35履带底盘其牵引力大约提升30%;可在最大坡度角为30°的坡道上匀速行驶;行驶过程中未发生明显的滑转现象,同时新设计的履带板有聚沙作用,可减小对地表的破坏程度。综上所述,本研究根据沙地喷施机械作业要求,结合仿生学与计算机仿真技术开展履带底盘沙地行驶性能、履带板-沙地作用的机理、计算机仿真、沙地相关试验研究,研究成果对增强履带式机械在沙地环境下的作业质量和通过能力,对促进沙地作业机械现代化的发展具有重要意义。