近年来,适用于丘陵山地的中小型轮式拖拉机需求量日益增加,然而丘陵山区地形复杂多样,不规则,高低不平,坡度较大,拖拉机在田间作业或运输时相对平原地区更加注重安全。拖拉机悬挂农具后重心将改变,在行驶或耕作时更易发生翻倾和滑移等安全事故,因此机组在丘陵山地必须具备良好的坡地行驶稳定性。目前对丘陵山地轮式拖拉机机组的稳定性研究大多基于尚未健全的理论,常通过多次重复试验分析其整体性能。依托国家重点研发项目“丘陵山地拖拉机关键技术研究与整机开发”,以某公司生产的26马力轮式拖拉机及其配套的旋耕机机组为研究对象,基于理论力学建立了机组纵向稳定性数学模型,运用ADAMS虚拟样机技术进行了机组纵向稳定性数值仿真分析,并与实车实验进行对比验证。本论文研究工作为丘陵山地拖拉机坡地安全行驶和作业的纵向稳定性设计提供了有价值的理论依据和参考。本论文主要研究内容如下:(1)拖拉机机组的稳定性分析建模。采用理论力学分析了丘陵山地轮式拖拉机机组在坡道上的静态和动态纵向稳定性,得到表征机组静态和动态纵向稳定性评价指标的纵向极限翻倾角和滑移角的数学模型,用于评价和表示拖拉机机组稳定性仿真结果。(2)拖拉机机组虚拟模型的建立。应用三维建模软件SOLIDWORKS创建了拖拉机机组的发动机、离合器、变速器、中央传动、差速器、最终传动、车架、前转向桥、前后车轮、转向器、液压悬挂系统和旋耕机等系统总成的虚拟模型并完成了整个机组的装配,导入ADAMS软件中并对机组进行材料、质量、转动惯量、布尔运算及单位等相关参数设置和数据处理。(3)拖拉机机组纵向稳定性数值仿真与分析。基于拖拉机机组纵向稳定性数学模型和虚拟样机,运用ADAMS对机组进行运动仿真,分析机组在静态和动态时的纵向稳定性。静态分析发现,机组极限翻倾角随农具悬挂高度的增加先减小后增大,农具在810mm或200mm处极限翻倾角最大,而滑移角随悬挂高度的增加先减小后增大,农具在505mm处滑移角最大;左后轮悬空时,机组的极限翻倾角远远低于丘陵山地拖拉机机组极限翻倾角(25°)的要求,机组极易发生翻倾。动态分析发现,匀速上坡时机组的极限翻倾角和滑移角均小于静态时对应的值,且农具悬挂高度对机组稳定性影响规律与静态时一致;匀速下坡时机组的滑移角略小于匀速上坡时对应的值,且滑移角同样随悬挂高度的增加先减小后增大,而在505mm处最大;加速上坡时机组的极限翻倾角均小于匀速上坡时对应的值,且翻倾角随加速度的增大而减小。(4)拖拉机机组稳定性实车试验。分别开展了农具悬挂在810mm、505mm、200mm三种不同高度处机组的静态纵向稳定性试验,发现机组的极限翻倾角和滑移角均比仿真结果稍大一些。另外,试验所得农具在三种不同位置时机组极限翻倾角分别为40.3°、36.4°、42.5°,满足丘陵山地拖拉机机组极限翻倾角(25°)的条件,而滑移角分别为24.5°、31.6°、25.4°,同样满足拖拉机机组极限滑移角(11.3°)的规定;农具悬挂高度对机组稳定性影响规律与仿真试验结果变化规律一致,进一步证明了机组虚拟模型与仿真结果的可靠性和正确性;在某室外15°坡路上开展了机组匀速上坡稳定性试验,发现机组在爬坡过程中没有翻倾或者滑移,与理论分析结果一致。