江西省作为我国的水稻种植大省,其水稻种植面积位居全国前列,水稻种植的机械化水平是影响水稻产量的重要因素。因此,提高水田作业的机械化水平,有利于提高水稻产量以及提升产业竞争力。我国水田区域如丘陵等小地块耕整的主要动力机械以微耕机为主,常规微耕机车轮在水田表面行驶和作业时,由于车辆发生打滑和严重沉陷,导致附着力小、行驶阻力大,存在通过性差、效率低、能耗大及无法行驶的问题。车轮是微耕机的重要组成部件,其直接影响到微耕机的使用和作业效率,设计一种合理的车轮,有利于微耕机在水田中行走时减少打滑和行驶阻力,节约燃料,提高作业效率等。生物在自然界中适应复杂环境变化的能力为车轮的设计提供了重要启示,因此,本文以设计一个通过性高的仿生步行轮为目的,开展微耕机常规叶片铁轮和仿生步行轮在水田表面行走时与水田壤的相互作用关系的研究。本文的主要内容是先结合仿生工程原理设计一个仿生步行轮,进行土壤取样后通过土壤的物理参数测试得到土壤的粒径分布、比重以及液塑限等土壤基本物理参数;接着设计一个简易土壤力学参数测量设备对含水率在34%（±1%）附近的粘性土壤的承压、流变以及剪切特性参数进行了测定;另一方面为了方便开展车轮的轮壤相互作用研究,设计了一个室内单轮土槽试验台,并以此为基础进行了微耕机常规叶片铁轮的通过性试验,并基于试验数据以及传统力学模型推导出了车轮的挂钩牵引力模型,该模型可以较好的描述挂钩牵引力与土壤参数、轮上载荷以及滑转率之间的关系。为了验证该模型在田间的适用性,在田间搭建试验台并进行叶片铁轮的模型验证试验,结果表明,尽管室外的土壤性能发生了改变,但是该模型依然适用;同时,还对设计的仿生步行轮的通过性能与常规叶片铁轮进行了比较,结果表明,仿生步行轮可以较大程度提高在田间行走的通过性能。该研究可为设计高通过性的农业机械行走机构提供一定的参考意义。