全地形铰接式履带车辆被广泛应用于物资运输、抢险救灾、森林消防等众多领域。本文所研究的全地形铰接式履带车,履带为橡胶履带与刚性履刺通过螺栓连接而成,即刚柔耦合式履带。且履带系统的负重轮为非充气轮胎,本身具有弹性,驱动轮与诱导轮附有尼龙材料,没有托链轮。此外,采用扭杆弹簧独立悬架。因此现有的分析传统履带车辆的方法不能直接用于分析该类型全地形铰接式履带车辆。本文基于该类型行走系统的全地形铰接式履带车辆,探索履带-地面耦合作用机理,对履带接地压力、疲劳寿命、预张紧力的相关问题展开研究,为履带车辆的设计与优化提供了重要的理论意义和工程价值。根据有限元理论将履带划分为柔性单元体与刚体单元体,基于压力沉陷理论、Mohr-Coulomb强度理论、Rankine土压力理论以及土壤塑性平衡研究柔性单元体、刚性单元体与土壤的耦合作用关系,同时考虑车辆重心位置、履带系统参数、土壤参数和车速等因素,构建了直线行驶工况刚柔耦合式履带接地压力模型。建立了行驶转向、原地转向、爬坡工况下的运动学和动力学模型,进一步推导了三种典型工况下刚柔耦合式履带接地压力模型。基于所研制的全地形铰接式履带车,对车辆的直线行驶、行驶转向、原地转向、爬坡工况履带接地压力进行实验研究,验证了理论模型的准确性。进而研究了四种典型工况下刚柔耦合式履带接地压力分布规律,为履带疲劳寿命研究奠定了基础,同时为履带预张紧力优化研究提供了目标函数模型。考虑强度理论与车辆地面力学理论,建立了四种典型工况下履带与硬质地面、软地面耦合作用力学模型。研究了四种典型工况下履带与驱动轮、负重轮、诱导轮、地面依次作用所产生的应力,分析了履带任意一单元体的应力状态及变化规律。基于Manson-Halford模型,研究了履带疲劳失效产生机理与疲劳寿命,详细阐释了履带系统参数、土壤类型等对履带疲劳寿命的影响机理。提出了提高履带疲劳寿命的措施,为履带系统设计提供了改进方向。同时为履带预张紧力优化研究提供了目标函数模型。基于多体动力学理论,构建全地形铰接式履带车辆仿真模型,引入PID控制模拟车辆不同工况的驱动状态,研究了车辆在不同工况、不同土壤参数下负重轮垂向载荷与垂向位移。在此基础上,推导了各负重轮下方接地压力,通过与接地压力理论研究结果对比分析进一步验证了理论模型的有效性。获取了行驶转向、原地转向工况转向液压缸压力,其变化规律与实车实验结果基本一致,验证了上述仿真模型的准确性。建立履带疲劳寿命仿真模型,研究了履带硬质地面、软地面行驶四种典型工况下的疲劳寿命,验证了履带疲劳寿命理论模型的有效性。并仿真分析了不同履带系统参数和土壤条件下履带疲劳寿命,进一步验证了履带疲劳寿命理论模型的可靠性。根据所建立的车辆仿真模型,获得了四种典型工况履带预张紧力与履带振动特性的变化关系,进一步构造了履带预张紧力与履带板垂向动位移变化量的目标函数模型。提出了一种新的确定履带预张紧力的方法,能够更加全面地提高履带车辆软地面行驶性能。该方法基于NSGA-II算法,以降低履带接地压力、履带板垂向动位移变化量,提高履带疲劳寿命为优化目标,结合四种典型工况对履带预张紧力进行优化设计,获得了适合各典型工况的履带预张紧力最优解集,并在此基础上提出了履带预张紧力的选取原则。将履带预张紧力依次修改为所选取预张紧力大小,再次对四种典型工况的目标函数进行相应的理论、仿真、实验研究,三者的分析结果与优化估计结果有着较好的吻合,验证了所提出的确定履带预张紧力方法的有效性。