刺輪在幹地上或葉輪在水田工作時，輪刺與土壤的相互作用，在整個過程中都隨著輪刺的相位角、入土的深度、壓土的方向、接土長度等的改變而變化。要想獲得輪刺在每一相位角的土壤反力的大小和作用點，就必須求出每個人土深度在不同尺寸的壓板從各個方向擠壓土壤時的應力大小和分布特性，為此很難得出土壤推力、升力和阻力間的相互關係，其隨相位角變化的通用表達式十分複雜。在研究開發工作中經常需要深入定性定量地探索這些過程的一些細節，在對整個刺輪性能的預測式設計中，往往測定和計算整個輪子的總受力。Nakashmia和田中孝用傳感器對單個板狀輪刺土壤反力測定結果，鄧卓榮和由書成對水田刺輪總體性能進行實地測定並回歸得出下列經驗式，但尚未見到用這些經驗式預測結果的報道。
五、我國水田機耕作業概況
除淺泥腳沙田之外，通常拖拉機下水田時，輪轍深於耕深，行走機構粘泥不脫土，阻力大，滑轉率高，機組縱向和橫向平衡破壞，操向困難，造成田麵不平。
50年代江西發展了饅頭輪刺-，1956年廣東發展雙曲麵輪刺，驅動麵為30度斜角，背麵斜角較小；洛拖所1961年發展“61A”鋼輪，牽引效率達60%，後來推廣62B，在路麵上行走較為平穩，振動少，1966年發展可卸塑性輪刺“66”及“73”；1%5年華南農學院發展可卸橡膠輪刺；1976年吉林工業大學發展半步行機構，1971年發展機耕船，1970年發展手扶拖拉機輪刺；
1963年北京橡膠研究所發展11-28高花紋輪胎，其後又發展10-28（S-2，S-3，S-4），達到少破壞犁底層；後來海口橡膠廠製造11-38，上海第二橡膠廠製造6-2（手扶）高花紋胎。1975年洛拖所發展窄胎體高花紋胎8-32（用於26kW拖拉機），夏耕時牽引力較11-38輪胎高25%，秋耕時高45%；浙江農機所和杭州橡膠廠等又研製了7-28GS，6-22GS，8-32IGS，9-36ZGS等。
在中國約有3.33X106ha深泥腳水田，泥腳深大於25cm，承載能力小於5-10kPa（輪式拖拉機的接地壓力約為肋-110kPa。履帶拖拉機為（50kPa）。50年代在江蘇出現機滾船，1964年出現紅湖，1980年出現南方。
牽引效率在深泥腳田為37%-42%，在中淺泥腳田為45%-47%。
7.3行走裝置與土壤相互作用的基本模型（I）——輪胎
輪胎的模型可以以剛性輪的模型為基礎，但必須加以修正以體現輪胎的基本特點，這樣才能保證模擬的有效；其中很重要的是必須反映對性能有很大影響的輪胎撓曲所引起的土-機接觸界麵的幾何變化。
7.3.1輪胎在硬地麵和在軟土上的變形
一、輪胎的結構
影響土壤和輪胎本身變形的因素有輪胎的結構、充氣壓、垂直載荷、土壤硬度和滑轉率。
輪胎的結構有普通的斜簾胎，有近年流行的徑簾胎，以及由比利時Abeels提倡的尚未大量應用的駝形胎。在硬地麵上，輪胎在鉛垂方向的壓縮變形量為一輪胎柔度100%，式中/1為無載荷時的輪胎截麵高度，加載時的輪胎截麵高度。隻要測出輪胎在鉛垂載荷下的壓縮變形A即可概略地估計接地麵積的形狀大小及接地比壓的平均值和分布情況。
二、輪胎接地界麵在工作中胎-土界麵
不論在硬地或在軟地上，輪胎變形的測量是測定接觸麵積的形狀與大小。在硬地上，鉛垂壓縮量的大小決定接觸的麵積和比壓。接地麵積和比壓分布，通常用壓力機來測定。接地麵積用複寫紙記錄印痕，用四方形或橢圓形近似地代表；各點比壓用裝在壓力機平台上的壓力盒測出。在不同充氣壓力、不同壓縮量以及不同滾動速和不同滑轉率時的接觸麵積形狀和大小的測量值可作為在軟土上的低限。意大利米蘭大學的測定表明，充氣壓力對輪胎的鉛垂撓曲量影響最大；在其它條件相同情況下，窄輪圈較寬輪圈變形量大，這樣，用寬輪圈能減少輪胎側壁應力；光麵輪胎的平均接地比壓在不同載荷下變化不大，比壓總比充氣壓高，這是因為胎體亦傳遞載荷給接地界麵。在有花紋的情況下，輪印中間部分比壓較側邊高；花紋前緣比壓較後緣高；矮花紋接地麵積較高花紋大。
輪胎相對於土壤的剛度隨滑轉率而增加，直至相當於剛性輪。反之，輪胎的撓度和接觸界麵的形狀與大小取決於輪胎對地麵的相對剛度，根據輪胎剛度和土壤剛度的不同，分別作平行線相交，可定性地判別輪胎的垂直撓度和土壤的沉陷量。
輪胎胎體和胎紋在不同輪胎相位角時的變形量一般是用裝在輪胎縱斷麵中點的傳感器測定的。為了測定輪胎在工作中的變形量和接觸應力的大小與方向，美國國立耕耘機械研究所研究發展了專門的測量裝置，界麵正應力由應力盒測出，正應力的方向和應力盒的位置用三維音傳送數字係統記錄。
輪胎變形對土壤-輪胎相互作用有兩方麵的影響：即改變界麵幾何尺寸和緩和角點處的應.力。界麵的變形與應力受到輪胎結構和胎紋的幾何尺寸與材料的影響，不少研究單位首先從光麵輪胎人手；即使如此，由於輪胎結構和材料以及土壤的變化，也隻能得出一般性的定性結論。在硬地麵上，界麵中央部分的應力分布相當均勻，數值大小與充氣壓相關，邊角處的應力值與輪胎側壁剛度相關。在軟土中，隨著接觸麵積的增大，平均接觸應力降低，土壤的變形也將使邊角處的應力集中峰值降低，法向壓力的鉛垂分力-隻比充氣壓巧稍大，法向壓力合力近於通過輪心，即不產生力矩，至於胎紋對此的影響，尚不清楚。
耕地機組的12-38輪胎在胎紋不同部位用壓力盒的實測表明，在含水量低（5%-12%）的重粘土上，滑轉率不太高時，不同部位的壓力隨輪胎轉角變化值。隨著土壤水分（23%-29%）的增加，兩個胎紋間隔之間輪緣上（位置6）、胎紋前方側壁以及胎紋底麵外側的壓力變大Z充氣壓從0.IMPa降至0.08MPa，接觸麵積加大，土壤比壓減少20%-25%，滑轉率從23%降至15%。