发布时间 : 星期四 文章2014第七届网络挑战赛（认证杯）特等奖论文 2587队 A题 - 图文更新完毕开始阅读60efb351ff00bed5b9f31d7a
图4. 轮胎越野花纹的平面示意图
优点：越野花纹是专门为适应干、湿、崎岖山路和泥泞、沙路而设计的花纹。这种花纹轮胎就像五项全能运动员一样，一身兼具数种特长，能适用各种恶劣环境和气候，因此，它是年轻人或吉普等越野车使用的最佳轮胎。越野花纹分为无向和有向花纹两种，其中有向花纹使用时具有方向性。越野花纹轮胎适合于在崎岖不平的道路、松软土路和无路地区使用。
缺点：由于花纹的接触压力大，滚动阻力大，所以不适合在良好硬路面上长时间行驶。否则，将加重轮胎磨损，增加燃油消耗，汽车行驶震动也比较厉害[1]。
（3）混合花纹
以上提到的轮胎上的纵向花纹主要起到快速排水的作用，但其会导致轮胎的抓地能力不足；而轮胎上的横向花纹拥有较高的抓地能力，但排水能力及导向性不好。因此设计轮胎的工程师们将两种花纹混搭在一起并达成一种“默契”，让中间的能提供快速排水的纵向花纹与胎肩上提供抓地力的横向花纹结合到一个完美的情况，这样混合花纹就诞生了。混合花纹是普通花纹和越野花纹之间的一种过渡性花纹。其特点是胎面中部具有方向各异或以纵向为主的窄花纹沟槽，而在两侧则以方向各异或以横向为主的宽花纹沟槽。这样的花纹搭配使混合花纹的综合性能好，适应能力强。纵纹提供转向稳定性并有助于防止侧滑，横纹改善了驱动力、制动力及牵引力。因此，它既适应于良好的硬路面，也适应于碎石路面、雪泥路面和松软路面，附着性能优于普通花纹，但耐磨性能稍逊[3]。种混合花纹轮胎被广泛运用于轿车，客车，货车等绝大数车辆上，是一种最省心的选择。普通的混合花纹轮胎使用限制较少，前后左右均可调换，是一种综合平衡性十分出色的轮胎。
图5. 轮胎混合花纹的平面示意图 优点：吸收了纵向花纹排水性能好、噪声小的优点，同时兼顾了横向花纹动力性能方面的强项，比纯粹的纵向花纹具有更好的驱动力、制动力表现。因此这种类型花纹的轮胎适应能力强，应用范围广泛，它既适用于不同的硬路面，路况差的道路也可以对付，也适用于轿车和货车，因此纵横兼有的花纹类型已成了轮胎花纹的主流。
缺点：会产生异常的磨损。[5] （4）单导向花纹
单导向花纹轮胎的花纹沟之间相互连接，拥有较强的公路性能以及极强的排水能力。这种花纹的轮胎有固定的滚动方向，也就是说这种轮胎只能朝着一个方向跑。但也因为这样的设计单导向轮胎不能左右对调只能同侧轮胎互换，这也是为什么叫单导向轮胎的原因。
单导向花纹轮胎但安装时一定注意轮胎的滚动方向，通常来说单导向均有明显箭头标志指明该轮胎的滚动方向。如果错将轮胎花纹装反行驶过程中可能出现轮胎抖动，加快磨损、雨天抓地力明显减弱等危险[4]。
单导向花纹轮胎通常是“V型”花纹。在轮胎两边胎侧上标明了轮胎滚动方向箭头。
图6. 轮胎单导向花纹的平面示意图 优点：单导向花纹轮胎的胎纹具有明显的方向性、胎块较大、横切纹少，因此它天生就具有阻力小、速度级别高和操控性能好的特性。它的运动性能非常强大，但也催生另一个问题，它的静音舒适性能较差。 缺点：单导向轮胎的噪音非常大，因此这种花纹的轮胎只适合运动，和静音舒适可以说是不沾边的。而且单导向花纹的轮胎不宜作为备胎，因为它具有方向性。[5]
（5）非对称花纹
不对称花纹即左右两边拥有不同的花纹结构。由于左右花纹结构不同，所以通常设计时会更注重设计增大转弯时外侧花纹的着地压力的花纹。这也是为什么不对称轮胎在某些情况下过弯时性能会相对出色的原因。并且考虑到日常使用的情况，不对称轮胎外侧花纹的耐磨性也能会得到相应提高。
不对称花纹轮胎在胎面两侧是特有的花纹。轮胎花纹是连续的肋状设计或者花纹块，在内侧和外侧胎面有相同的样子。外侧胎面通常有大量的沟槽以便排水增加湿地操控力，而内侧胎面通常沟槽比较少以增加抓地力[4]。
图7. 轮胎非对称花纹的平面示意图 优点：当轮胎在急转弯的时候轮胎外侧跟地面接触产生的压力增大，摩擦力增大这样提高了轿车在极速拐弯的过程中的稳定性，而且不对称花纹的轮胎还耐磨。
缺点：安装轮胎的时候必须正确安装轮胎,能够反向安装。[5] 2、胎纹深度的影响
花纹愈深，则花纹块接地弹性变形量愈大，由轮胎弹性迟滞损失形成的滚动阻力也将随之增加。较深的花纹不利于轮胎散热，使胎温上升加快，花纹根部因受力严惩而易撕裂、脱落等。花纹过浅不仅影响其贮水、排水能力，容易产生影响行驶安全的“滑水现象”，并使光胎面轮胎易打滑的弊端凸现出来，从而使汽车性能变坏。因此，胎纹过深过浅都不好。胎面在使用中花纹将越变越小。为了确保花纹作用的有效性，世界各国都对轮胎花纹磨损极限制定了明确的法规。并在轮胎胎肩沿圆周的若干等份处模刻轮胎磨耗极限警报标记。当花纹块凸面磨损距离到花纹沟槽底部约1.6mm时，标记处的花纹已被磨平，将显露出窄横条状的光胎面，借此警示驾驶员，该轮胎已到了必须更换的时候了。[6]
轮胎花纹使用注意事项
应根据车辆用途经常使用的路况和车速来选择比较合适的花纹轮胎。对于在
一般硬路面上中速行驶的车辆，货车和客车等宜选用横向花纹或纵横兼有花纹轮胎；对于经常在高速公路及良好的硬路面上行驶的车辆宜选用散热性好、横向稳定怀强的纵向花纹和纵横兼有花纹轮胎。
随着车速的提高，胎面与路面间积水来不及排除便会在两面间形成水膜，将轮胎慢慢托起，在一定条件下甚至完全离开路面，使汽车操纵性完全丧失。这种现象被称之为轮胎“滑水现象”。影响滑水临界速度的因素较多，但其中轮胎花纹型式为主要因素之一。经常在高速公路上行驶的轿车，在条件允许的情况下，应尽量选择抗滑水轮胎。这种花纹的主要特点是，在胎面中部设计出宽大的排水沟(主沟)，在轮胎与路面之间形成较大的排水空间。在主沟两则有通往胎侧的侧沟，故排水距离短，排水效率高，从而最大限度地避免轮胎在湿路面高速行驶可能产生的“滑水现象”，提高了行车的安全性。值得注意的是这种花纹具有方向性，安装时需要留意。
有向花纹轮胎的旋转方向通常用模压在胎侧的“箭头”，标记表示.如果按照箭头方向旋转，即＂人字形＂花纹尖端先着地，则称顺方向旋转，反之，则称反方向旋转。
抗滑水轮胎一律按顺方向放置提高排水效率，而反向放置则其排水效率比非滑水轮胎的还要差。
越野有向花纹轮胎，若安装在驱动桥上，则应顺方向旋转，“人字形”花纹尖端像链子嵌入雪泥地，抓地能力强，而且嵌入花纹沟槽中的雪泥可从两侧被挤压出来，花纹具有自洁性；若安装在从动桥上的越野有向花纹轮胎，由于不输出牵引力，为减少滚动阻力和磨损起见，故应反方向旋转。
综上所述，轮胎花纹是提高汽车性能，确保行驶安全的重要因素。因此，如何正确选购、安装和使用轮胎花纹就显得非常重要。[7]
当然，此次建立数学模型因为数据收集的难度所以并不会考虑过于深刻的数据对轮胎性能的影响，这点确实是本文模型的遗憾和缺点。
五、模型建立
根据以上的材料，总结出一个表格： 花纹排水性 制动性 减噪操纵稳驱动牵灵活性种类 性 定性 引力 （转弯能力） 纵向 优秀 较差 良好 优秀 较差 优秀 横向 越野 复合 差 良好 优秀 良好 优秀 良好 差 普通 良好 较差 较差 优秀 良好 优秀 良好 较差 普通 优秀 良好 优秀 清洁能耐久高速性力（夹力 能 石子） 差 差 良好 良好 优秀 良好 良好 良好 优秀 较差 优秀 良好 良好 差 良好 良好 优秀 优秀 单导优秀 优秀 差 良好 优秀 向 非对优秀 优秀 差 良好 优秀 称 注：优秀>良好>普通>较差>差。 图5.1