工程輪胎各種花紋的力學(xué)原理

1、輪胎花紋是汽車直接與路面接觸的部位。除了發(fā)揮承載、滾動(dòng)的功能外，輪胎還要通過(guò)它的花紋塊與路面產(chǎn)生的磨擦力，產(chǎn)生汽車驅(qū)動(dòng)、制動(dòng)和轉(zhuǎn)向需要的動(dòng)力。以下內(nèi)容闡述輪胎花紋的作用以及影響花紋作用的因素。一、輪胎花紋的作用輪胎花紋的主要作用就是增加胎面與路面間的磨擦力，以防止車輪打滑，這與鞋底部花紋的原理是一樣的。輪胎花紋具有提高胎面接地彈性的性能，在胎面和路面間切向力(如驅(qū)動(dòng)力、制動(dòng)力和橫向力)的作用下，花紋塊能相應(yīng)產(chǎn)生較大的切向彈性變形。切向力

2、增加，輪胎的切向變形隨之增大，接觸面的“磨擦作用”也就隨之增強(qiáng)，進(jìn)而阻滯了胎面與路面打滑或打滑趨勢(shì)。這種性能在很大程度上消除了無(wú)花紋(光胎面)輪胎易打滑的弊病，保障與輪胎和路面間磨擦性能有關(guān)的動(dòng)力性、制動(dòng)性、轉(zhuǎn)向操縱性和行駛穩(wěn)定性的正常發(fā)揮。研究表明：產(chǎn)生胎面和路面間磨擦力的因素還包括有該兩面間的粘著效應(yīng)，分子引力效應(yīng)以及路面小尺寸微凸體對(duì)胎面的切削作用等。但是，起主要作用的仍然是花紋塊的彈性變形。二、影響胎紋作用效果大小的因素很多，但

3、主要的因素是胎紋型式和胎紋深度1.胎紋型式的影響因素輪胎花紋型式五花百門，主要有3種：普通花紋、越野花紋和混合花紋。(1)普通花紋普通花紋適合于在硬路面上使用。它分為橫向花紋、縱向花紋和縱橫混合花紋。a)橫向花紋這種花紋的特點(diǎn)是胎面橫向連續(xù)，縱向斷開，因而胎面橫向剛度大，而縱向剛度小。故輪胎抗滑能力呈現(xiàn)出縱強(qiáng)而橫弱，汽車以較高速度轉(zhuǎn)向時(shí)，容易側(cè)滑；輪胎滾動(dòng)阻力也比較大，胎面磨損比較嚴(yán)重。這種型式花紋適合于在一般硬路面上、牽引力比較大的中

4、型或重型貨車使用。b)縱向花紋這種花紋共同特點(diǎn)是胎面縱向連續(xù)，橫向斷開，因而胎面縱向剛度大，而橫向剛度小，輪胎抗滑能力呈現(xiàn)出橫強(qiáng)而縱弱的特征。這種花紋輪胎的滾動(dòng)阻力較小，散熱性能好，但花紋溝槽易被嵌入碎石子兒。綜合來(lái)看，這種型式花紋適合在比較清潔、良好的硬路面（如城市道路和高速公路）上行駛。例如，轎車、輕、微型貨車等多選擇這種胎紋。c)縱橫混合花紋這種花紋介于縱向花紋和橫向花紋之間。在胎面中部一般具有曲折形的縱向花紋，而在接近胎肩的兩邊

5、則設(shè)計(jì)有橫向花紋。這樣一來(lái)，胎面的縱橫方向抗滑能力比較好。因此這種型式花紋的輪胎適應(yīng)能力強(qiáng)，應(yīng)用范圍廣泛，它既適用于不同的硬路面，也適宜安裝于轎車和貨車。(2)越野花紋越野花紋的共同特點(diǎn)是花紋溝槽寬而深，花紋塊接地面積比較小(約40%~60%)。在松軟路面上行駛時(shí)，一部分土壤將被嵌入花紋溝槽之中，必須將嵌入花紋溝槽的這一部分土壤剪切之后，輪胎才有可能出現(xiàn)打滑。據(jù)測(cè)試：在泥濘路上，同一車型的車輛使用越野花紋的牽引力可達(dá)普通花紋的1.5倍。