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轮胎的胎纹是如何设计的?

   2016-07-27 35110
核心提示:胎纹的设计思路是什么?不同的胎纹对轮胎行驶过程有什么物理特性上影响?轮胎花纹对轮胎的噪音特性、操纵...

胎纹的设计思路是什么?不同的胎纹对轮胎行驶过程有什么物理特性上影响?轮胎花纹对轮胎的噪音特性、操纵稳定性、滚动阻力、磨耗特性、抗湿滑性能都有影响。现在的轮胎花纹设计已经很大程度上智能化,在多数工作在电脑CAD软件中实现。各个轮胎公司多少也会借鉴其他公司的轮胎花纹设计。但设计的背后还是有一套设计理论来支撑的。但正如其他答案提到的那样,轮胎花纹无法对所有性能同时保证,对于不同用途的轮胎,其花纹也有着不同设计偏向。下面先给出题目中问到的轮胎花纹对车辆行驶过程的影响。
轮胎花纹和轮胎噪声特性
轮胎噪声的产生原理
1,花纹块撞地噪声
轮胎行驶过程中,A点在接地之前速度是斜向下的,接地以后,产生接地印痕,速度水平,具体什么的速度合成分解就不讲了。放张图就过去了。速度的改变是因为有力的作用。同样的在B点也发生同样的情况。撞击力产生振动与噪声。
2,花纹槽的泵浦噪声
由于胎面橡胶是弹性体,因而在轮胎接触地时,沟槽腔内空气因体积减小而压力增大,空气被突然压缩排出,形成类似喷射的噪声,声强度较大。而在轮胎接地后沿区轮胎离开地面时,沟槽腔体又恢复原状,腔内空气压力变小,周围空气急速补充到腔体,被产生“扑”声,声强度较弱。腔中空气被挤压和月彭胀的泵浦效应,产生了花纹的噪声。
3,光面胎的随机沙声
光面胎很有意思啊,而且宽大的光面胎配合上轮辋帅气的一逼。跟大家一开始想的不同,干燥路面上光面胎的抓地力和操纵稳定性是高于有花纹的轮胎的。比如我们听说过F1规定在轮胎上加几条沟来限制过弯速度,保证比赛安全性。
在赛场的时候,当发动机的轰鸣声响起,轮胎的噪声就无所谓了,小巫见大巫。当发动机熄火以后,由人来推动赛车的时候,还是能听到比较大的胎噪的。由于光面胎不是绝对的光滑,而且路面上也存在着小沙粒和凹坑,在胎面和地面之间就会形成许多小空腔,其中的空腔被压缩和膨胀时,就产生了不规则的沙沙声,此即为随机沙声。
对于有花纹的胎面,随机沙声能量很小,可以忽略不计。但是对于光面胎,随机沙声即是它的“花纹”噪声。 光面胎上的空腔大小是随机的,与胎面相接触的位置也是随机的,而发声原理与花纹块和花纹沟腔体的发生原理相同。 另外还有喇叭筒效应和气柱共鸣噪声,有兴趣的自己看一下,不具体讲了。
低噪音轮胎的设计原理和设计原则
讲设计原则之前先要讲一下轮胎花纹的组成:
如图所示,花纹将一组花纹块称为节距,节距并非一成不变的。事实上组成节距的花纹块的尺寸设计也是有讲究的。花纹块之间的沟壑称为花纹沟。

上面讲了轮胎噪音的产生原理,涉及到花纹块,花纹沟槽,花纹条的设计以及花纹节距排列等。
下面直接给出轮胎花纹噪声相关的设计准则:
1、 花纹块的发声与其面积有关,而与形状无关。
2 、花纹沟槽的发声与其长度、宽度和走向有关,与深度基本上无关。
3 、轮胎的节距比等参数应该采用不接近整数比的无理数比。 采用上面的设计准则设计之后,会通过相关的仿真系统进行发声仿真,然后对结果进行对比分析,就可以得到低噪声轮胎花纹的设计方案。
下面就是各部分的设计原则:
1.花纹块设计原理
花纹块的宽度比取无理数最好,素数比位于中间,倍数比最差。
2.花纹沟的设计
各花纹槽的宽度比为不接近整数比的无理数比最好。
3.花纹条数的选择
轮胎花纹条数越多,轮胎花纹噪声越小(但耐磨性、抓地力会相应下降)
4.节距的选择
同花纹块的设计原理一样,节距比例取无理数最好,素数比位于中间,倍数比最差。

 
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