水稻是我国四大主粮之一,是种植面积最大、单产量最高和总产量最多的粮食作物。但我国水稻机械化整体水平较低,尤其是水稻种植运秧配套作业及田间施肥、植保喷药作业环节没有合适的通用作业机具,全部依靠人工来完成,不仅劳动强度大、作业时间紧、作业效率低,无法满足水稻生产全程机械化的发展。现阶段,国内外对于适合水稻种植运秧配套作业和田间施肥、植保管理作业的多功能机具及相关理论技术研究较少。在这样的环境下迫切需要一种灵活高效、安全可靠、适应性强和满足一机多用的高地隙折腰式水田动力底盘。本文通过查阅大量相关文献,并根据目前我国水田现实情况,深入调查农户的实际需求,设计并研制了高地隙折腰式水田动力底盘。根据研究需要,对高地隙折腰式水田动力底盘的结构和工作原理进行详尽的介绍,并结合理论分析、计算机仿真及试验研究等方法进行了深入的探讨,在技术可行性和结构配置合理性的前提下,完成高地隙折腰式水田动力底盘的设计,并进行相关试验验证。主要研究内容如下:(1)针对国内水稻种植模式和农艺要求,考虑机器田间作业效率、田间行走及对地表的压实等因素,确定水田动力底盘的总体结构方案。设计动力底盘采用四轮驱动、折腰转向方式,配套动力16.8 kw;设计高地隙折腰式水田动力底盘的基本参数:最低离地间隙为560 mm、轴距为2100 mm,轮距为1600 mm,保证动力底盘在水田内较好的通过性;配套不同工作装置可完成水田秧苗运输、田间施肥和植保喷药等作业。(2)在确定高地隙折腰式水田动力底盘的基本参数基础上,对主要零部件进行选型设计,包括传动系传动比分配、机械传动方案的确定及变速箱设计选型等;行走系车架的设计和水田轮胎的设计选型等;转向系折腰转向机构设计和全液压转向系统设计等。(3)应用有限元分析软件ANSYS workbench对车架模型进行静动态特性分析,建立车架的有限元模型,分析车架分别在满载状态下的弯曲、扭转、紧急转弯和紧急制动四种工况的静态特性,探究动力底盘的车架结构在各种工况下的薄弱环节和应力集中区域;对车架在自由状态下的动态特性进行模态分析,计算出车架结构前六阶的固有频率和振型,保证动力底盘的低阶振型能够避开常见的外部激励频率范围,避免共振现象的发生。(4)建立动力底盘行驶过程和越埂过程的数学模型,分析动力底盘横向和纵向稳定性,研究底盘车架结构对整体稳定性的影响,同时对底盘通过性几何参数和越埂性能进行理论分析,得到前后轮理论越埂高度分别为306 mm和348 mm,并对底盘发生顶起失效和触头失效的条件进行分析计算。(5)对水田动力底盘进行田间性能试验,对底盘的田间行驶速度、转弯半径、及田面平整度分别进行了试验,测出动力底盘行驶速度范围为1-14 km/h,其中,水田行驶最高速度达到5.4 km/h,道路行驶最高速度可达14 km/h;底盘最小转弯半径为4440 mm,最高跨越田埂高度为540 mm,试验结果表明底盘工作性能达到预计要求。