汽车工业的迅猛发展促使驾驶者对轮胎的操控性、舒适性和安全性提出了更多要求,为了避免轮廓形状畸变、轮胎滚动阻力大等缺陷,国内外轮胎研发者更多地将精力投入到新型高性能轮胎结构的研发与结构优化中。本课题分别从轮廓结构、骨架材料结构和轮胎骨架结构三个设计方面提出了三种轮胎结构,分别为三角平衡轮廓、子午斜交胎体结构和辐板式骨架结构,利用有限元软件ABAQUS对这三种新型结构轮胎和与其相对应的同规格传统结构轮胎在各个复杂工况下的综合性能进行分析和对比,并应用分析结果指导实际轮胎结构设计,为今后新型高性能轮胎结构设计及其优化提供一定的理论依据。具体工作如下：1、提出了一种三角平衡轮廓,对三角平衡轮廓轮胎和普通轮廓轮胎在各个复杂工况下的综合性能进行了分析和对比。研究结果表明,在滚动状态下,三角平衡轮廓可减小印痕面积和提高轮胎径向刚度,进而缩短翻转力臂和减小胎侧变形,使其胎体层轮廓持续维持着较稳定的等腰三角形,以及提高轮胎在滚动时的真圆度,从力学角度降低了滚动阻力。此外,三角平衡轮廓轮胎在侧偏滚动工况下不易发生侧滑；在侧倾侧偏滚动工况下,三角平衡轮廓轮胎的稳定性和转向灵活性更优越。2、提出了一种子午斜交胎体结构,对相同规格的子午斜交胎和子午胎的综合性能进行分析和对比。研究结果表明,子午斜交胎体结构可改善印痕形状和接地压力分布,减小胎肩在接地过程中的变形和增大胎冠在接地区域内的纵向变形,从而提高了轮胎的耐磨性与抓地性。3、提出了一种聚氨酯辐板与橡胶胎面相复合的辐板式轮胎骨架胎体结构,并对辐板式塑料轮胎与同规格的子午线橡胶轮胎的综合性能进行分析和对比。研究结果表明,辐板式轮胎骨架结构可改善轮胎接地印痕形状和接地压力分布,有效减轻胎肩负担；在接地区域内弯曲变形的支撑板起到了很好的缓冲和承载作用,表明辐板式轮胎骨架结构可提高轮胎的承载性能。