甘蔗是我国南方主产的经济作物,也是制糖的原材料。我国甘蔗种植面积在全球排名第三,其蔗糖产量约占世界主要产糖国总产量的6.28%。但我国甘蔗产机械化收获技术还比较落后,机械收获率还不到1%,造成了我国甘蔗产业效率低,成本高的状况。甘蔗主产区广西和云南60%以上是丘陵山区蔗田,而现有的收割机对丘陵山地的适应能力差,主要表现为爬坡行走效率低,转向灵活性能差,整机的稳定性低,起伏地面可能还会造成收获机的倾翻。研发一种适应丘陵山区的甘蔗收割机具有较强的实践意义。针对现有甘蔗收割机对丘陵地面适应性差的问题,本文设计了一种适应丘陵山地的三角履带底盘。并对设计的底盘主要零部件进行了有限元静应力分析以及动态试验测试;对所设计的转向系统进行理论与试验的对比分析及验证。主要内容和结论如下:(1)完成了三角履带底盘总体设计。主要包括三角履带轮和平履带轮构成的行走装置与机械转向系统。(2)在分析地面对履带作用力的基础上对底盘的通过性、行驶阻力、转弯半径和行走稳定性进行了计算。整机的接地比压值为82.94 MPa,符合多数履带车辆的接地比压值范围;爬坡角25°时的行驶阻力为88.06 kN,整机的动力满足要求;整机的转弯半径为6.4 m;在25°坡道上的横向和纵向稳定性符合要求。(3)完成了前、后履带总成和关键零部件设计。设计的前三角履带的机架可绕着三角履带驱动轮安装架的连接销轴转动、后平履带可绕轮桥连接架的连接轴摆动,以适应地面坡度变化;后桥可绕其与车架的连接轴在横截面内摆动,当左右履带处于不同高度地面时,减少整机的横向侧倾,提高整机对地面适应性和行驶稳定性。(4)底盘关键零部件强度和刚度计算。运用有限元分析软件ANSYS分析了关键零部件的应力状况,根据其应力分布图和变形云图,判断了零件设计的合理性以及不足之处,为改进再设计了提供指导与参考。(5)底盘关键零部件动应力测试与分析。对各零件的动态应力进行测试,并结合静应力测试结果,校核动态载荷下的强度。结果表明:三角履带的履带驱动轮安装架的内板与水平板焊接处出现应力集中,最大静应力达到175.73 MPa,动态安全系数1.36,低于工程安全系数取值1.5~2.0,有待改进设计;机架、支重轮安装架、后驱动轮安装架、后桥的安全系数都大于2.0,满足强度要求;轮桥连接架在转向时动态应力达到254.97 MPa,安全系数仅为1.08,安全系数偏低,后期应改进设计。(6)测试了样机的转弯半径。结果表明:车速对转弯半径有一定的影响,样机在低速档转弯时最小转弯半径达到6.13 m,高速档转弯时转弯半径为6.56 m,与理论计算的最小转弯半径6.40 m比较接近。采用本文设计的三角履带行走系统的甘蔗收割机在田间进行了收获作业试验,收割机对地形坡度变化的适应性明显优于现有的履带式甘蔗收割机。本文将三角履带与平履带组合应用在甘蔗收割机上,为国内外首次,具有创新性。