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工程輪胎各種花紋的力學原理

誰能幫我詳細介紹一下各種工程用輪胎的花紋的力學性能原理，取幾種知名輪胎的常用花紋做點專業(yè)的指點，謝謝，分敬上~~: 問提問者：網友 | 2017-08-05

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輪胎花紋是汽車直接與路面接觸的部位。除了發(fā)揮承載、滾動的功能外，輪胎還要通過它的花紋塊與路面產生的磨擦力，產生汽車驅動、制動和轉向需要的動力。以下內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(如驅動力、制動力和橫向力)的作用下，花紋塊能相應產生較大的切向彈性變形。切向力增加，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，進而阻滯了胎面與路面打滑或打滑趨勢。這種性能在很大程度上消除了無花紋(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的動力性、制動性、轉向操縱性和行駛穩(wěn)定性的正常發(fā)揮。研究表明：產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，分子引力效應以及路面小尺寸微凸體對胎面的切削作用等。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)出縱強而橫弱，汽車以較高速度轉向時，容易側滑；輪胎滾動阻力也比較大，胎面磨損比較嚴重。這種型式花紋適合于在一般硬路面上、牽引力比較大的中型或重型貨車使用。　　 b)縱向花紋這種花紋共同特點是胎面縱向連續(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)出橫強而縱弱的特征。這種花紋輪胎的滾動阻力較小，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則設計有橫向花紋。這樣一來，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能力強，應用范圍廣泛，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，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普通花紋的1.5倍。　　越野花紋分為無向和有向花紋兩種(如圖2)。有向花紋使用時具有方向性。越野花紋輪胎適合于在崎嶇不平的道路、松軟土路和無路地區(qū)使用。由于花紋塊的接觸壓力大，滾動阻力大，故不適合在良好硬路面上長時間行駛。否則，將加重輪胎磨損，增加燃油消耗，汽車行駛振動也比較厲害。　　(3) 混合花紋　　混合花紋是普通花紋和越野花紋之間的一種過渡性花紋。其特點是胎面中部具有方向各異或以縱向為主的窄花紋溝槽，而在兩側則以方向各異或以橫向為主的寬花紋溝槽。這樣的花紋搭配使混合花紋的綜合性能好，適應能力強。它既適應于良好的硬路面，也適應于碎石路面、雪泥路面和松軟路面，附著性能優(yōu)于普通花紋，但耐磨性能稍遜。目前，一些貨車和四輪驅動的乘用車多使用這種型式的花紋輪胎。　　2.胎紋深度的影響　　花紋愈深，則花紋塊接地彈性變形量愈大，由輪胎彈性遲滯損失形成的滾動阻力也將隨之增加。較深的花紋不利于輪胎散熱，使胎溫上升加快，花紋根部因受力嚴懲而易撕裂、脫落等?；y過淺不僅影響其貯水、排水能力，容易產生影響行駛安全的“滑水現(xiàn)象”，并使光胎面輪胎易打滑的弊端凸現(xiàn)出來，從而使汽車性能變壞。　　因此，胎紋過深過淺都不好。胎面在使用中花紋將越變越小。為了確?；y作用的有效性，世界各國都對輪胎花紋磨損極限制定了明確的法規(guī)。并在輪胎胎肩沿圓周的若干等份處?？梯喬ツズ臉O限警報標記。當花紋塊凸面磨損距離到花紋溝槽底部約1.6mm時，標記處的花紋已被磨平，將顯露出窄橫條狀的光胎面，借此警示駕駛員，該輪胎已到了必須更換的時候了。: 回答者：網友

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