镇压轮是农业机械的关键触土部件之一,其作用是对土壤进行合理压实。传统镇压轮主体结构通常选择铸铁、钢材等材料,但是此类材料相对光滑的表面结构特征无法避免作业过程装置主体与土壤颗粒的黏附问题,影响装置良好的运行效果并最终造成镇压力不均匀或者不足的问题,最终影响作业质量。若想克服上述问题的不利影响,充分保证镇压装置的良好性能和确保良好的作业效果,有必要对镇压轮开展优化设计工作,在合理降低装置与土壤黏附性的同时改善作业性能,进而实现更好的作业效果,最终提升农业生产综合效率水平。本研究具体完成以下研究任务:（1）以仿生学理论观点为科学指导,在对镇压轮表面结构进行重新设计的基础上改变其与土壤的接触特性,实现一种凸包结构外表面,具体以绿步甲虫背部凸包结构和克氏原螯虾背部的外凸曲线形状为仿生研究对象,通过逆向工程技术、MATLAB曲线拟合等方法对上述两种结构的特征参数进行提取。结合超高分子量聚乙烯（UHMWPE）材料的使用,运用3D打印技术对凸包结构进行三维实体成型。（2）在Solid Works软件完成三维设计模型的创建工作,并结合ABAQUS软件开展有限元分析,对作业过程汇总镇压轮、土壤的作用特征进行仿真分析,对这一过程中仿生镇压轮的周边土壤结构变化特征、工作阻力特性进行模拟分析,掌握其客观规律为设计工作提供科学依据。（3）具体以传统圆柱镇压轮、仿生凸包镇压轮为对象,基于相同的土壤条件与作业环境对作业效果进行对比分析,对仿生凸包镇压轮的性能优势进行评估分析,明确其在减黏降阻方面的积极效果。具体研究分析了凸包高度、镇压轮倾角、载荷和凸包间距等因素,在两种不同含水率下土壤黏附量、阻力以及土壤容重的情况。相较于传统设计结构的镇压轮,仿生凸包镇压轮在作业过程中能够更好的克服土壤黏附问题,并且能够有效降低土壤阻力,则土壤含水量增加的过程中,上述减黏降阻效果更加显著。仿真分析数据表明,在20士1%的土壤含水率水平下,装置减阻率为1.98%～35.83%,减黏率为21.94%～33.17%;含水率为28士1%时,减阻率为7.65%～39.39%,减黏率为26.71%～33.36%。根据方差分析相关结果,与传统镇压轮相比,仿生镇压轮实现了相对更好的减阻效果。此外,仿生镇压轮还能够实现相对显著的减黏效果,特别是对于含水率相对较大的土壤而言,其减黏效果更加显著。在完成镇压作业之后,土壤容重能够达到1.0～1.3 g/cm~3左右的水平,能够为农作物的生长提供相对更好的土壤环境。仿真试验结果表明,本研究所涉及的新型镇压轮能够实现非常显著的减黏减阻效果,可以有效减少作业过程中土壤造成的黏附性和阻力,因此能显著提升作业性能,在改善镇压轮设计质量,提高农业生产效率方面发挥了积极有效的作用。