本书由Fundamentals of Tractor Design翻译而来，阐述了拖拉机技术的基础构造和基本原理。多年以来，拖拉机的基本原理并没有发生本质性的改变，而是以多种方式得到了精进发展，
未来还将进一步拓展和延伸。本书主要内容包括拖拉机的使命、历史、趋势、市场和成本，拖拉机力学，拖拉机底盘设计，柴油机，拖拉机传动系，拖拉机驾驶室，拖拉机和机具，以及拖拉机测试。此外，本书还涉及拖拉机从低技术基础版本到高技术版本的总体需求。本书适合农机专业师生以及拖拉机、工程机械相关专业技术人员阅读使用。

中文版序
序1
序2
前言
第1章使命、历史、趋势、
市场和成本1
1.1农业机械化的全球使命1
1.2农用拖拉机的使命与用途2
1.3拖拉机历史3
1.3.1后轮驱动拖拉机3
1.3.2全轮驱动拖拉机15
1.4最新技术趋势和概念20
1.5拖拉机的运行成本24
1.6拖拉机市场、全球生产
计划与成本26
1.7为拖拉机用户及生产商寻求
最佳价值28
1.8标准和法规29
参考文献31
第2章拖拉机力学33
2.1实际使用速度与坡度限制33
2.2轮胎-土壤力学34
2.2.1土壤的基本特性34
2.2.2轮胎-土壤的相互作用36
2.2.3牵引模型41
2.2.4多次碾压和充气压力控制44
2.3轮胎下的土壤压实49
2.3.1土壤压实现象49
2.3.2土壤压实控制53
2.4履带牵引与地面压力56
2.5牵引拖拉机的力学原理57
2.6差速器力学和车桥滑转平均59
2.7全轮驱动与两轮驱动60
2.8大功率牵引驱动：替代系统61
2.9倾覆力学62
参考文献65
第3章底盘设计68
3.1轮胎和增大尺寸的限制68
3.2底盘方案75
3.3底盘尺寸和规格79
3.4四轮驱动系统81
3.5前桥悬架84
3.6桥载荷谱和桥效率86
3.7制动器89
3.8转向系统96
3.8.1运动学与力96
3.8.2动力转向101
3.9轮距和车轮固定105
参考文献109
第4章柴油机112
4.1基本功能和历史112
4.2全球市场需求114
4.3发动机性能、燃油经济性和
涡轮增压117
4.4大规模生产的拖拉机
柴油机实例120
4.5柴油喷射系统124
4.6噪声、振动和排放127
4.7柴油机燃料130
4.7.1消耗量、油箱大小130
4.7.2柴油规格和海拔修正133
4.8柴油机配装和润滑134
4.9能量平衡与替代动力总成139
参考文献142
第5章拖拉机传动系144
5.1简介、历史和全球市场需求144
5.2有级传动系的速度设计150
5.3有级传动系：如何节省齿轮153
5.4动力输出（PTO）155
5.4.1基本PTO配置155
5.4.2后PTO轴的位置156
5.4.3PTO设计基础158
5.4.4PTO动力传动系统示例162
5.5重要的有级传动系示例163
5.6无级传动系（CVT）174
5.6.1CVT原理174
5.6.2拉式钢链CVT175
5.6.3静液压CVT177
5.6.4电动CVT182
5.6.5功率分流CVT184
5.6.6功率分流CVT示例188
5.7传动系部件200
5.7.1离合器和换挡元件200
5.7.2传动系轴承208
5.7.3齿轮214
5.7.4行星齿轮系统222
5.7.5后桥226
5.8用载荷谱确定尺寸228
5.8.1拖拉机传动系载荷228
5.8.2简化的定载荷229
5.8.3累计损伤分析229
5.8.4标准载荷谱232
5.9传动系效率235
参考文献237
第6章拖拉机驾驶室243
6.1驾驶室介绍和驾驶员劳动强度243
6.2减轻驾驶员劳动强度的辅助
技术245
6.3驾驶员座舱与出入口248
6.4驾乘动力学251
6.5拖拉机噪声基础260
6.6驾驶室设计263
6.6.1内部低噪声设计263
6.6.2灰尘、气候和农药265
6.6.3国际符号268
6.6.4拖拉机翻车安全268
6.6.5可视性273
6.6.6隔绝噪声和灰尘的安全
驾驶室275
6.6.7电子和电气284
参考文献290
第7章拖拉机和机具294
7.1引言294
7.2拖拉机-机具管理（TIM）296
7.3拖拉机-机具接口299
7.4三点悬挂：结构、标准与
控制303
7.5全球设计要求、负载、控制系统和
电子设备309
7.6前三点悬挂和前PTO315
7.7拖拉机液压系统基础316
7.7.1概论316
7.7.2基本液压油路320
7.7.3完整的拖拉机油路323
7.7.4泵、远程控制阀与液压
效率326
7.7.5连接、滤清器和润滑油332
7.8拖拉机配重340
7.9前置装载机及其对拖拉机
设计的影响342
参考文献345
第8章拖拉机测试348
8.1内部测试348
8.2累积损伤分析的基本原理349
8.2.1简介和历史349
8.2.2载荷计数方法351
8.2.3实践过程352
8.3部件测试设备355
8.4拖拉机公开测试361
参考文献363
附录366
附录A农用拖拉机国际标准366
附录B理解测试371

随着地球人口的预期增长，需要适当增加作物产量，作物产量增加与人口增长可能不是简单的正比关系，由于全球肉类消费的预期增加以及对生物能源和原材料的预期需求增加，作物产量的增加甚至会更多。

实现这一目标的一个关键因素是农业机械化。

在所有工业化国家，一个农业工人的产出提高了100倍或以上；在某些情况下，如使用大型拖拉机耕作或使用自走式机器收割，可使产出提高1000~5000倍。

农业工人数量的减少和劳动力向国民经济其他部门的转移还能为国家从贫困走向繁荣提供先决条件，从而带来重要的额外效益。

对于联合国粮食及农业组织（FAO）、世界银行、工程学会和其他机构（如Club of Bologna）来说，这方面一直是一个重要的战略课题。事实上，世界上大多数国家的经济表现都落后于工业化国家。人们离开自己的祖国，不仅是因为自然灾害或战争，还因为恶劣的生活条件，所以当地的改进工作迫在眉睫。

为此，本书不仅涉及工业化国家高科技的工程基础知识，也涉及欠发达国家的工程基础知识。

因此，经过验证的基本设计和经典出版物都包含在已定义的技术等级中，作者在 1999 年由 ASAE 出版的《CIGR农业工程手册(第三卷)》中首次提出了这一原则。

本书的诞生源于亚琛工业大学和慕尼黑工业大学自 1982 年以来开设的一门专业课程。

参加国际会议、参与国际拖拉机项目以及为ISO标准做出的贡献，这些都为拓展作者的国际视野提供了支持。作为博洛尼亚俱乐部（Club of Bologna）的共同创始人和董事会成员，作者在约 30 年的时间里受益于这个由顶尖农业工程师组成的独特团体的全球网络。

本书不仅面向学生和从事拖拉机工程实践的工程师，还面向研究、教育、公共测试和工程管理领域的同行。面对全球贸易的强劲趋势，本书试图考虑所有涉及农用拖拉机的ISO标准。

在此，我要感谢所有支持该项目的同仁。我最深切的感激之情要献给我的妻子Maria，感谢她多年来对我的不懈支持。

最后，我还要衷心感谢Stacy A. Marinelli耐心地修正我的英文，以及Springer出版团队的大力支持。

欢迎读者提出任何改进的建议。








慕尼黑，2019

Karl Theodor Renius

德国慕尼黑工业大学