混合动力拖拉机(Hybrid electric tractor,简称HET)是指同时装备两种动力源-热动力(传统的柴油机,本文采用的是ZS1100型柴油机)与电力源(电池和电动机,本文采用的是铅酸蓄电池和串励直流电动机)。通过在拖拉机上使用电动机,使得动力系统可以按照整车的实际运行工况要求灵活调控,而使发动机保持在综合性能最佳的区域内工作,从而降低油耗与排放。本文分析了本课题所采用的动力耦合装置的结构,对其进行运动学分析,动力学分析,计算其动能和广义力,最后根据拉格朗日方程建立动力耦合装置系统的动力学微分方程；在此基础上,建立了混合动力拖拉机的仿真模型,详细分析了该样机的动态特性；最后搭建了混合动力拖拉机试验台,研究了混合动力拖拉机的动态性能。所完成的主要工作归纳如下：1、探讨采用差动行星轮系作为混合动力拖拉机耦合装置的原因,阐述了差动行星轮系本身具有的优点。分析本课题采用的耦合装置(差动行星轮系)的转速特性、转矩特性。针对本课题采用的混合动力耦合装置,首先对其系统进行运动学分析,然后进行动力学分析,计算其动能和广义力,最后根据拉格朗日方程建立系统的微分方程,为后续工作提供了理论参考。2.借助多学科领域系统动力学仿真平台SimulationX,开发了混合动力拖拉机的仿真模型。在发动机单独驱动、电动机单独驱动及混合动力驱动的三种工作模式下,对犁耕和道路运输作业工况下的起步、换挡、加减速及载荷突变等典型动态工况进行仿真研究。研究结果表明：(1)三种不同的驱动模式下,起步瞬间,电动机转速随着电动机电压的增大而增大,驱动轮转速随电动机转速的增大而增大；电动机转矩、电动机电流、驱动轮转矩变化趋势相同,在起步瞬间产生波动,随后趋于恒定。这是由于电动机转矩、电动机电流和驱动轮转矩都是与加载转矩成正比,取决于加载转矩的大小。(2)在加减速过程中,发动机的转矩、电动机的转矩、电动机的电流及驱动轮的转矩变化规律是一致的,与外加载荷的大小成正比。驱动轮的转速随发动机转速的增大而增大。电机的转速在发动机转速变化过程中基本保持恒定。(3)三种不同的驱动模式下换挡过程中,发动机的转矩、电动机的转矩、电动机的电流变化规律是一致的,随着档位的变化而变化,与发动机和电动机的转速变化情况无关。在换档过程中,发动机的转速近似恒定,在换档瞬间存在很大的波动,这是由于在换档瞬间需要克服系统的惯性阻力。发动机输出转矩随档位的升高而增大,驱动轮转速随档位的升高而增大,驱动轮转矩基本恒定,是由外加负载决定的。发动机和驱动轮转矩换档瞬间波产生了很大的波动,这是由于在换档过程中要克服内部转矩。3.搭建混合动力拖拉机的试验台,并开发了以LabVIEW为基础的测控系统。对试验台进行总体设计,并选取了试验台重要组成部分的参数,进行试验台架的搭建,调试。对滤波器、采样频率、转速补偿、初始相位差、发动机档位、传感器的频率相位差测试进行了设置,并分别保存为子模块,方便调用和调试。4.混合动力拖拉机动态特性试验研究。试验研究了不同驱动模式(发动机单独驱动、电动机单独驱动、混合动力)下,发动机、电动机、驱动轮在起步、换档、加减速、加减载等典型工况下的转矩转速及蓄电池和电动机的电压、电流的变化过程。研究表明：(1)在三种模式下的起步过程中,电动机的转速在起步瞬间迅速下降,转矩基本保持不变,电机的电压电流在起步瞬间迅速增大,蓄电池的电流也随其变化,蓄电池的电压在起步瞬间略有下降,起步对发动机的转矩转速影响很小(2)发动机单独驱动模式下,换档过程中发动机的转速基本保持恒定,发动机的转矩随着档位的增大而增大,驱动轮的转速随档位的增大而增大,其转矩速在档位变换过程中保持恒定。混合动力驱动模式下发动机的转速在换档瞬间发生了很大的波动；电动机的转速随着档位的升高而下降；驱动轮的转速随着档位的升高而增大；发动机、电动机及驱动轮的转矩基本保持不变。电源的电压随档位的升高而下降,电机的电压随档位的升高而升高。电动机单独驱动模式下换档规律和混合动力模式下相同。(3)当档位不变,发动机转速先增大后减小时,其转矩有相同的变化趋势；,电动机的转速随发动机转速的增大而减小,其转矩基本保持不变；蓄电池和电机的电压基本保持不变,电源、电机电流随发动机转速的增大而减小,与电机的转速变化规律一致。通过本课题的研究,为后续开展混合动力拖拉机的特性试验和控制奠定了坚实的基础,为后续研究动态特性,冲击度提供理论依据和技术支持,对节能减排拖拉机的进一步研发具有重要的理论意义和实用价值。