拖拉机作业工况复杂,其变速器的工作条件远劣于普通车辆,尤其是大功率拖拉机,为了实现复杂工况下平稳的变速传动,通常增设较多挡位,但多挡位切换带来诸多不便,而液压机械无级变速在行驶平顺性、动力性、燃油经济性以及操作便利性都具有独特优势,特别适合在大功率拖拉机上应用。在国外,液压机械无级变速器已经成功应用于多个品牌的拖拉机,而国内仍处于研究阶段,尚未出现成熟的市场产品。为了推进国产大功率拖拉机无级变速的发展,本文以KAT1804型拖拉机为研究对象,设计液压机械无级变速器,并进行试验与仿真分析,主要研究内容包括:1、分析容积调速回路与行星齿轮机构的调速特性,根据拖拉机的动力参数和结构参数,将液压调速回路与机械调速机构有效结合,分别对行星排数量、行星排输入输出构件的布置、液压机械段位数量进行分析,提出了等差、等比传动方案;分析比较了两种方案的传动特性,从而确定了液压机械无级变速器采用等比传动方案。2、基于遗传算法对变速器传动参数进行优化匹配,根据拖拉机相关参数、生产经验取值以及传动关系确定限制条件,采用实数编码方式、实值重组交叉与实值变异算法,多种选择机制进行参数优化,最终确定了液压机械无级变速器的转速、转矩以及液压功率分流比,并进行变量泵-定量马达的选取。3、设计变速器结构,对双行星排中构件的结构与支承进行详尽设计,并采用弹性均载机构有效减少冲击。校核变速器中齿轮和传动轴的强度,并对湿式离合器进行选型设计。采用Creo软件建立了变速器的三维模型,对齿轮和离合器进行参数化建模,并完成了变速器的装配干涉检查。4、对液压调速回路进行系统辨识试验,分别在变量泵正偏及反偏工作状态下,通过改变发动机转速获取相关试验数据。试验数据经滤波处理后,由Matlab系统辨识工具箱辨识得到系统模型。该模型准确度较高,可用于变速器的控制研究。5、基于AMESim仿真软件建立液压机械无级变速器模型,包括发动机实验模型、液压调速回路模型、离合器模型、双排行星齿轮机构模型及后传动模型。对变速器模型进行仿真分析,验证了所设计变速器方案的可行性。基于以上研究,本文设计了一款操纵方便、传动效率较高、能有效缓和动载荷的液压机械无级变速器,为后续该类型变速器的实际工况试验、驾驶舒适性及控制策略研究提供可靠的基础平台,对液压机械无级变速在国产大功率拖拉机的推广应用具有深远意义。