传统充气轮胎存在爆胎问题,影响工程机械的正常服役,而免充气轮胎不会爆胎,因此其在工程车辆领域的应用前景看好。仿生技术是近年来的新兴课题,借鉴自然界中生物体的结构特点,将其改良并引入工程机械结构设计中,可以达到提高强度、节省材料等目的。为此,本文在免充气轮胎国内外研究现状分析的基础上,应用仿生技术,提出了一种满足可靠性指标要求的工程机械仿生免充气轮胎结构,并对其承载能力、等效应力、接触压强等进行了研究。具体研究工作如下:首先,基于工程轮胎工作状况,以承载能力为考核指标,对仿生蜂窝六边形、仿生鸟巢菱形这两种结构的特性进行了理论分析,确定以菱形结构为主体辅以六边形结构为轮胎结构的最佳组成方式。其次,预设六边形与菱形配比为1∶1,1∶2,,1∶10的十种备选结构配比方案,基于ANSYS Workbench平台对不同配比结构分别进行静载荷和滚动分析。结果显示,偶数配比时结构性能较好,且综合考量后选定1∶2,1∶4,1∶1配比作为后续研究基础。第三,对选定好的配比结构建模并施加实际的载荷要求,分析其实际状态下轮胎承载能力、等效应力、地面接触压力等性能。最终确定1∶2的配比结构性能最好,将分析后的数据导入至ANSYS Workbench中的响应面模块对结构进行响应面分析,得出了影响轮胎承载能力的主要因素,明确了轮胎结构可靠性优化的方向。最后,将需要进行可靠性优化的结构模型导入至6 sigma结构可靠性分析模块,以轮胎承载能力为考核指标,判断轮胎变形最大时是否符合可靠度要求,并以此通过限定输出结果的上限及可靠度要求,逆向缩小输入参数区间,将缩小后的区间重新导入响应面分析模块,对轮胎采用多目标优化设计并进行凹坑凸起障碍模拟,最终得到可靠性优化后的轮胎结构。