20世纪70年代船式拖拉机以其独特的优势成为南方深泥脚水田耕作的重要动力装备之一。此后,国内学者虽一直致力于对船式拖拉机的研究,但对其结构的设计及性能的研究并未形成统一的理论。理论指导的缺乏,使得投入实际生产的船式拖拉机在工作过程中易出现问题。本文从现有船式拖拉机的故障入手,对船式拖拉机底盘结构开展设计与优化研究。本文在阅读大量国内外相关文献的基础上,针对现有船式拖拉机在试运行过程中出现的后轮轴断裂和底盘承载结构破坏现象进行研究。首先研究分析该船式拖拉机的底盘基本承载结构与动力传动系统;然后,基于模态分析的基本理论,对该底盘承载结构进行试验模态分析,研究其振动特性,分析承载结构损坏的原因;最后,根据船式拖拉机振动特性研究的结果对该结构各部件厚度进行初步改进。为获得动态特性更加优良的船式拖拉机底盘结构,本文在前人研究的基础上研究设计了机架船壳可分离式的新型船式拖拉机底盘结构,分析了该船式拖拉机底盘的承载结构——机架的静、动态特性。通过静力学分析获得机架的强度,通过模态分析获得机架的动态特性。根据静、动态分析结果,结合新型船式拖拉机的结构特点对机架的性能优劣进行评定。其次,依据结构优化设计理论,以最小体积为优化目标,模态分析确定优化响应,灵敏度分析确定设计变量,建立数学模型。利用相应求解器完成船式拖拉机机架的优化设计求解,得到一定范围内非劣解,实现该机架的多目标优化设计。最后,采用基于熵权的模糊物元法对非劣解进行优选,通过熵权值得到各个方案的优劣。对优化前后模型进行对比分析可知,优化后的船式拖拉机底盘承载结构——机架动态性能良好。本文通过对现有船式拖拉机底盘结构的分析,设计新型船式拖拉机底盘结构,并对该船式拖拉机底盘承载部件——机架的动态特性研究、结构优化改进、性能验证,使得新型船式拖拉机在田间试验中表现优良。同时,本课题的研究成果也为提高船式拖拉机可靠性,实现船式拖拉机设计标准化奠定了基础。