柑橘是我国重要的水果之一,种植面积和产量均居世界第一位。但因其种植在山地丘陵地区,且成熟期非常集中,加之果园附近人力资源短缺,果品的收获问题导致了人工成本非常高,占到了近一半。为了代替人工劳力,国外研制了多种果园运输机。由于成本、地形等原因,不能够完全适应我国的柑橘生产状况。其根本问题在于,果园运输机的轨道建设成本过高。因此,本文提出了单轨道与橡胶辊摩擦驱动方式,极大的简化了轨道的结构,降低了成本。本文针对橡胶辊和单轨道进行了研究。研究内容包括：橡胶辊单轨道的非线性模型的建立、橡胶辊静态驱动能力的研究、橡胶辊动态滚动过程研究、橡胶辊的模态分析、橡胶辊的疲劳寿命数值计算和摩擦式单轨道果园运输机的设计。主要研究结果如下：1)橡胶辊与单轨道非线性模型的建立通过proe建立橡胶套、齿轮芯和方钢轨道的几何模型,并将其组合成刚柔耦合装配模型。选择橡胶的非线性材料模型Mooney-Rivlin模型用于有限元分析,通过测橡胶的邵氏硬度方法确定材料模型参数：弹性模量E=9.39MPa、泊松比0.47、C10=1.565、C01=0.391。分别选择增强拉格朗日和罚函数非线性接触算法作为有限元接触算法。2)橡胶辊静态驱动能力的研究对橡胶辊静态接触摩擦状态的理论计算,得出最大静摩擦力f与σNN,σM和0有关。通过搭建的游动正压力夹紧和双自由度相向扭矩施加方式的试验台进行试验研究,得出了附着面积、压缩量、摩擦力与正压力的关系曲线。基于ansys,利用非线性Mooney-Rivlin模型和增强拉格朗日接触算法进行数值计算,得到了附着面积和压缩量与正压力的关系及接触应力分布、摩擦应力分布和接触状态分布；通过对比,发现仿真正压力对压缩量的关系与实验结果吻合,证明了正压力与摩擦力的驱动性能关系的正确性。结果表明,当正压力为2750N时,单边最大静摩擦力1167N,摩擦系因数0.85,附着面积1909mm2,压缩量4.6mm,达到了果园运输作业的静态技术要求,为橡胶辊的动力执行机构的设计提供了理论基础。3)橡胶辊动态滚动过程研究为了提高橡胶辊的工作性能,使其能够根据驱动力自动调整正压力至合理值,并能均分扭矩、差分转速,设计了将连杆系和锥差轮系作为橡胶辊的动力驱动机构。针对该机构对橡胶辊的影响,利用Abaqus对橡胶辊的滚动过程进行了动力学仿真。仿真中使用Abaqus提供的Mooney-Rivlin模型和非线性接触算法进行数值计算。仿真结果得到了正压力与滚动过程中的功率关系,速度与效率的关系。通过与试验对比,发现正压力对功率的影响与试验结果基本相符。试验表明,该机构作用下橡胶辊效率0.7。结果表明,该机构充分利用了两个橡胶辊的驱动能力,符合自动适应弯道的条件,并在低载状态下节能,提高了橡胶辊在果园运输中的性能。4)橡胶辊的模态分析基于ansys和有限元方法对橡胶辊进行了自由模态分析,并针对实际安装方式进行了约束模态分析。通过POST1后处理工具进行分析,发现自由模态的固有频率与约束模态相近,且有对称模态出现,说明约束方式对于固有频率影响不大。频率范围在1500-1700Hz内。运输机运行时适当避开这段频率,可以减少震动。5)橡胶辊的疲劳寿命数值计算通过Abaqus后处理器,对橡胶辊表面节点的最大主应力时间历程进行提取。对应力时间历程简化、降噪后,利用雨流计数法对橡胶辊表面节点在一个滚动循环周期内进行计数。再通过线性疲劳损伤理论,基于Nsoft软件,对节点进行疲劳寿命计算。结果表明,橡胶辊端面8mm以外节点具有无限次循环次数。疲劳寿命里程最低的点在齿根对应的中间截面处,运行55.8km后将会出现疲劳破坏。6)摩擦式单轨道果园运输机的设计为了降低单轨果园运输的制造成本,提高经济性,第七章设计了一种摩擦式单轨道果园运输机。其结构包括传动系统,摩擦力的正压力加压装置,防侧倒和承重装置等。该运输机驱动力达300kg,额定运行速度1m/s,满足了果园运输的需要。其结构简单,能耗更低。