1、輪胎結構設計第三章結構設計第第四四節節胎胎面面花花紋紋設設計計學習目的與要求學習目的與要求 通過學習掌握斜交輪胎的結構設計程序，掌通過學習掌握斜交輪胎的結構設計程序，掌握技術設計內容：外胎外輪廓設計、胎面花握技術設計內容：外胎外輪廓設計、胎面花紋設計、內輪廓設計；紋設計、內輪廓設計； 掌握斜交輪胎的施工設計；了解內胎、墊帶、掌握斜交輪胎的施工設計；了解內胎、墊帶、水胎和膠囊設計。水胎和膠囊設計。第四節、胎面花紋設計第四節、胎面花紋設計胎面花紋設計胎面花紋設計1.胎面花紋的作用胎面花紋的作用2.胎面花紋設計的基本要求胎面花紋設計的基本要求3.花紋飽和度的計算花紋飽和度的計算4胎面花紋設計內容胎面

2、花紋設計內容防滑、裝飾、散熱作用防滑、裝飾、散熱作用傳遞車輛牽引力、制動力及轉向力傳遞車輛牽引力、制動力及轉向力使輪胎與路面有良好的接著性能使輪胎與路面有良好的接著性能保證車輛安全行駛。保證車輛安全行駛。 胎面花紋直接影響輪胎的使用性能和壽命。3.花紋飽和度的計算花紋飽和度的計算 %100)1 (%10021SSSSK式中式中，S1花紋塊面積；花紋塊面積； S2花紋溝面積；花紋溝面積； S胎面行駛面面積；胎面行駛面面積；花紋類型花紋類型分為分為普通花紋、混合花紋和越野花紋普通花紋、混合花紋和越野花紋三類。三類。 橫向花紋橫向花紋 b.縱向花紋縱向花紋 c.轎車輪胎轎車輪胎花紋花紋所選用的所選用

3、的縱向花紋縱向花紋 與載重輪胎普通花紋不同之處是與載重輪胎普通花紋不同之處是花紋溝較花紋溝較多而窄小多而窄小，多設計而，多設計而不規則排列的不規則排列的變節距花紋變節距花紋，利于在高速行駛中降低噪音，提高防滑性能。利于在高速行駛中降低噪音，提高防滑性能。 轎車輪胎的縱向花紋采用轎車輪胎的縱向花紋采用割細槽割細槽的方法，既可增大花紋的方法，既可增大花紋的柔軟性和散熱性，同時利于排水和與路面接著。這種割槽的柔軟性和散熱性，同時利于排水和與路面接著。這種割槽式細縫花紋又稱為式細縫花紋又稱為刀槽花紋刀槽花紋，一般刀槽寬度為一般刀槽寬度為0.40.40.6mm0.6mm，刀槽深度為刀槽深度為5 58mm

4、,8mm,刀槽形狀有波浪形或斜線形等。刀槽形狀有波浪形或斜線形等。花紋特點：飽和度花紋特點：飽和度404050%,50%, 花紋溝寬度大，花紋花紋溝寬度大，花紋溝較深，具有優越的抓著性能，可提高車輛的通過溝較深，具有優越的抓著性能，可提高車輛的通過性能和牽引性能。性能和牽引性能。但行駛中滾動阻力大，胎面膠塊但行駛中滾動阻力大，胎面膠塊磨耗不均勻，行駛噪音大，不宜在良好路面上使用。磨耗不均勻，行駛噪音大，不宜在良好路面上使用。適用路況適用路況：無路面或條件差的路面。無路面或條件差的路面。適用車輛適用車輛：軍用越野車、工程車和吉普車的輪胎上：軍用越野車、工程車和吉普車的輪胎上, ,作用壞境較差的山

5、路、礦山作用壞境較差的山路、礦山, ,建筑工地及松土、雪建筑工地及松土、雪泥地等使用越野花紋。泥地等使用越野花紋。 無向越野花紋無向越野花紋如如馬牙花紋馬牙花紋，橫向分布于行駛面上，無規，橫向分布于行駛面上，無規定方向定方向; ;有向越野花紋有向越野花紋如如人字形花紋人字形花紋，有方向性分布，因此，有方向性分布，因此其防側滑性能和自潔性能優于無向越野花紋，其防側滑性能和自潔性能優于無向越野花紋，但使用時有方但使用時有方向性，給輪胎保養換位帶來不便。向性，給輪胎保養換位帶來不便。花紋溝分布形式花紋溝分布形式： 花紋特點花紋特點: :中部為縱向普通花紋，肩部為橫向寬溝中部為縱向普通花紋，肩部為橫向

6、寬溝槽，類似越野花紋槽，類似越野花紋，花紋飽和度花紋飽和度606070%70%。混合花混合花紋對路面抓著性能優于普通花紋，但不及越野花紋。紋對路面抓著性能優于普通花紋，但不及越野花紋。不足：不足：耐磨性能不如普通花紋，尤為明顯是胎肩部耐磨性能不如普通花紋，尤為明顯是胎肩部花紋容易產生磨耗不均勻或掉塊的弊病。花紋容易產生磨耗不均勻或掉塊的弊病。適用路況及車輛適用路況及車輛：混合花紋適用于城鄉運輸的輕型混合花紋適用于城鄉運輸的輕型載重輪胎。混合花紋結合縱向花紋和橫向花紋的特載重輪胎。混合花紋結合縱向花紋和橫向花紋的特點，點，適用于多種路面。適用于多種路面。（2）胎冠部花紋設計）胎冠部花紋設計 花紋

7、溝深度花紋溝深度花紋溝寬度花紋溝寬度基部膠厚度基部膠厚度花紋的排列方向花紋的排列方向花紋溝深度確定花紋溝深度確定 ： 通常胎體強度高的輪胎，以胎面磨耗程度衡量通常胎體強度高的輪胎，以胎面磨耗程度衡量輪胎的使用壽命，試驗測得，輪胎每行駛輪胎的使用壽命，試驗測得，輪胎每行駛，胎面磨耗量約為胎面磨耗量約為0.140.140.l5mm0.l5mm。 用輪胎標準行駛里程和輪胎千公里磨耗量計算用輪胎標準行駛里程和輪胎千公里磨耗量計算花紋溝深度花紋溝深度，計算公式為，計算公式為: :花紋溝深度花紋溝深度= =輪胎標準行駛里程輪胎標準行駛里程1000磨耗量因此因此增加花紋溝深度，可提高輪胎的行駛里程增加花紋溝

8、深度，可提高輪胎的行駛里程，近年來花紋溝已趨向加深方向發展。近年來花紋溝已趨向加深方向發展。 花紋溝深度增加帶來的弊病花紋溝深度增加帶來的弊病： 增大花紋膠塊的柔軟性，隨之增大膠塊增大花紋膠塊的柔軟性，隨之增大膠塊移動性和滾動阻力，生熱性能也提高，從而移動性和滾動阻力，生熱性能也提高，從而導致胎面磨耗不均勻、耐磨性能降低及花紋導致胎面磨耗不均勻、耐磨性能降低及花紋溝底裂口，反而使輪胎使用壽命降低，耗膠溝底裂口，反而使輪胎使用壽命降低，耗膠量增加。量增加。 因此確定花紋溝深度不能單從行駛里程因此確定花紋溝深度不能單從行駛里程方面考慮，應控制在一個合理的范圍內。方面考慮，應控制在一個合理的范圍內。

9、 載重輪胎普通花紋深度載重輪胎普通花紋深度一般為一般為111115mm15mm，加深花紋為加深花紋為15152Omm2Omm。規格大、胎體強度高的輪胎花紋深度可加深；。規格大、胎體強度高的輪胎花紋深度可加深；越越野花紋比同規格的普通輪胎略深野花紋比同規格的普通輪胎略深151530%30%。 為提高輪胎的牽引性能，國外采用超深溝大型膠塊花紋，為提高輪胎的牽引性能，國外采用超深溝大型膠塊花紋，如如9.00-209.00-20以上規格輪胎，花紋深度可高達以上規格輪胎，花紋深度可高達25mm25mm。 裁重輪胎根據規格、結構及花紋類型的不同有不同的花裁重輪胎根據規格、結構及花紋類型的不同有不同的花紋溝

10、深度范圍。紋溝深度范圍。斜交輪胎斜交輪胎子午線輪胎子午線輪胎輪胎規輪胎規格標志格標志花紋設計深度花紋設計深度輪胎規輪胎規格標志格標志花紋設計深度花紋設計深度普通普通花紋花紋加深加深花紋花紋牽引牽引花紋花紋普通普通花紋花紋加深加深花紋花紋牽引牽引花紋花紋超深牽超深牽引花紋引花紋600100160600R100145650105165650R105150700110170700R110155170750115180750R115160180825120150190825R120140165190900125170200900R12514517020010001301852051000R130150

11、17520511001351952101100R13515518021012001402201200R14018522013001452401300R14519024014001552551400R1552002551600R160205285載重輪胎胎面花紋深度載重輪胎胎面花紋深度 注：表中所示是美國注：表中所示是美國TRA年鑒建議花紋深度范圍。年鑒建議花紋深度范圍。 輪胎規格標志輪胎規格標志普通花紋普通花紋越野花紋越野花紋輪胎規格標志輪胎規格標志普通花紋普通花紋越野花紋越野花紋4.00-5.004.00-5.005.55.57.07.09.09.013.013.07.00-8.007.00

12、-8.008.58.59.09.012.012.015.515.55.00-6.005.00-6.007.07.08.08.011.011.014.014.08.00-9.008.00-9.009.09.09.59.512.012.015.515.56.00-7.006.00-7.008.08.08.58.511.011.014.514.5表表2-4 轎車輪胎胎面花紋深度轎車輪胎胎面花紋深度 轎車輪胎花紋深度一般較淺，約為轎車輪胎花紋深度一般較淺，約為7 71Omm1Omm，尤，尤其是高速轎車輪胎花紋不宜過深，以免因滾動阻力增其是高速轎車輪胎花紋不宜過深，以免因滾動阻力增加，胎體生熱過高。加，

13、胎體生熱過高。 拖拉機驅動輪胎和工程機械輪胎的花紋深度比較大拖拉機驅動輪胎和工程機械輪胎的花紋深度比較大拖拉機驅動輪胎拖拉機驅動輪胎 一般花紋深度約為一般花紋深度約為25254Omm4Omm 水田拖拉機輪胎由于在水田環境中作業水田拖拉機輪胎由于在水田環境中作業, ,要求要求具有良好的浮力和牽引力，以及自潔性能要好，其具有良好的浮力和牽引力，以及自潔性能要好，其花紋飽和度只有花紋飽和度只有151520%20%，花紋溝深度比一般拖拉，花紋溝深度比一般拖拉機輪胎增加一倍左右，中國南方水田的泥腳深度約機輪胎增加一倍左右，中國南方水田的泥腳深度約為為15015025Omm25Omm，花紋溝深度一般為，花

14、紋溝深度一般為707090mm90mm。工程機械輪胎工程機械輪胎 花紋深度應隨規格增大而加深，花紋深度應隨規格增大而加深，12.0012.0016.0016.00的工程輪胎的工程輪胎 普通花紋深度為普通花紋深度為222228.5mm28.5mm； 加深花紋為加深花紋為33.533.551mm51mm； 超加深花紋為超加深花紋為595971mm71mm；24.0024.0036.0036.00工程輪胎工程輪胎 普通花紋深度為普通花紋深度為383855mm55mm； 加深花紋為加深花紋為575782mm82mm； 超加深花紋為超加深花紋為95951l7mm1l7mm。花紋溝寬度的確定花紋溝寬度的確

15、定 l 確定依據確定依據：花紋花紋溝溝寬度和花紋寬度和花紋塊塊寬度寬度應應根據根據輪胎類輪胎類型、規格及花紋形狀，結合花紋飽和度等因素考慮型、規格及花紋形狀，結合花紋飽和度等因素考慮，合理設計花紋溝寬度，有利于提高胎面的耐磨性能合理設計花紋溝寬度，有利于提高胎面的耐磨性能和抓著性能。和抓著性能。l 花紋溝寬度對性能影響：花紋溝寬度增大花紋溝寬度對性能影響：花紋溝寬度增大，相對會，相對會使花紋膠塊減小，增大胎面的柔軟性，從而增大其使花紋膠塊減小，增大胎面的柔軟性，從而增大其與路面的抓著力與散熱性能，改善溝底裂口及夾石與路面的抓著力與散熱性能，改善溝底裂口及夾石子現象，但相反會子現象，但相反會使胎

16、面掉塊或不耐磨。使胎面掉塊或不耐磨。 花紋溝寬度不宜過寬而且要求分布均勻花紋溝寬度不宜過寬而且要求分布均勻載重輪胎載重輪胎普通花紋普通花紋溝寬度約為溝寬度約為9 916mm,16mm,花紋花紋塊塊寬度不得小于花紋溝寬度的寬度不得小于花紋溝寬度的2 2倍倍，分布大小，分布大小不宜差異太大；不宜差異太大；轎車輪胎轎車輪胎花紋溝多而窄，花紋溝花紋溝多而窄，花紋溝寬度一般為寬度一般為3 35mm5mm；越野花紋越野花紋溝溝較寬，通常較寬，通常花紋溝寬度等于或大花紋溝寬度等于或大于其花紋溝深度，甚至高達于其花紋溝深度，甚至高達4 4倍倍。 花紋溝基部厚度與花紋溝深度有關花紋溝基部厚度與花紋溝深度有關 花

17、紋溝深度花紋溝基部厚度胎冠部厚度花紋溝深度花紋溝基部厚度胎冠部厚度 花紋溝基部厚度應根據輪胎類型、花紋形狀確定花紋溝基部厚度應根據輪胎類型、花紋形狀確定 花紋溝基部厚度約為花紋溝深度花紋溝基部厚度約為花紋溝深度（25255050）% %， 一般載重輪胎一般載重輪胎橫向普通花紋不易裂口，基部厚度可選橫向普通花紋不易裂口，基部厚度可選低值，縱向花紋基部膠厚度則不宜過薄低值，縱向花紋基部膠厚度則不宜過薄。不同花紋類型載重。不同花紋類型載重輪胎花紋溝基部膠厚度占花紋深度的比例如表輪胎花紋溝基部膠厚度占花紋深度的比例如表2-52-5所列。所列。表表2-5 載重輪胎花紋基部膠厚度占花紋溝深度比例范圍載重輪

18、胎花紋基部膠厚度占花紋溝深度比例范圍 花紋類型花紋類型普通花紋普通花紋混合花紋混合花紋越野花紋越野花紋橫向橫向縱向縱向塊狀塊狀條狀條狀窄向窄向寬向寬向基部膠厚度基部膠厚度占花紋溝深度，占花紋溝深度，% %2025304025303035303540左右左右 花紋溝在行駛路面上的排列角度應避花紋溝在行駛路面上的排列角度應避免與胎冠簾線角度重合，一般胎冠角度為免與胎冠簾線角度重合，一般胎冠角度為4850，花紋排列角度與之相差至少，花紋排列角度與之相差至少3以上，以上，以免花紋塊底部胎體簾線因受以免花紋塊底部胎體簾線因受應力作用而折斷或爆破，尤其越野花紋類應力作用而折斷或爆破，尤其越野花紋類型更甚。

19、型更甚。 花紋排列角度通常為花紋排列角度通常為斜角斜角排列排列, , 但但切切忌設計帶有銳角的花紋膠塊，以免造成膠忌設計帶有銳角的花紋膠塊，以免造成膠塊崩花和掉塊塊崩花和掉塊，影響輪胎使用壽命。，影響輪胎使用壽命。花紋溝的斷面形狀見圖花紋溝的斷面形狀見圖211所示所示 縱向縱向花紋排列角度一般取花紋排列角度一般取3030( (與行駛面中心線所與行駛面中心線所夾角度夾角度),),越野越野花紋常取花紋常取4545、6060或或9090角排列。角排列。 胎肩胎肩部位的橫向花紋溝宜采用部位的橫向花紋溝宜采用向外放大向外放大的設計，的設計，利于排泥自潔。利于排泥自潔。花紋溝斷面設計原則：花紋溝斷面設計原

20、則： 1 1、花紋溝具有良好自潔性，不易夾石子和基、花紋溝具有良好自潔性，不易夾石子和基部不裂口。部不裂口。 2 2、花紋溝底部應采用小圓孤與溝壁相切，形、花紋溝底部應采用小圓孤與溝壁相切，形成向上開放的成向上開放的U U形溝槽。形溝槽。 花紋溝壁傾斜角度花紋溝壁傾斜角度:橫向花紋為橫向花紋為15152020, ,縱向花縱向花紋為紋為8 81212, ,溝底圓弧半徑溝底圓弧半徑R不宜過小，以免呈不宜過小，以免呈V V狀造成溝底裂口狀造成溝底裂口, ,R約為約為1 13mm3mm，亦可用下式計算。，亦可用下式計算。 sin1sincos2cos12hbtghtgbR式中式中 RR花紋溝底弧度半徑

21、，花紋溝底弧度半徑，mmmm； BB花紋溝寬度，花紋溝寬度，mmmm； 花紋溝璧傾斜角度，度花紋溝璧傾斜角度，度; ; h h花紋溝深度，花紋溝深度，mmmm 縱向普通花紋縱向普通花紋常用的常用的窄花紋溝窄花紋溝，但為改善花紋溝，但為改善花紋溝夾石子及裂口現象，可設計為夾石子及裂口現象，可設計為單邊雙層和雙邊雙層花單邊雙層和雙邊雙層花紋溝紋溝。 越野花紋越野花紋與普通花紋不同之處是與普通花紋不同之處是花紋溝寬度大花紋溝寬度大，其其兩側溝壁斜角度不同兩側溝壁斜角度不同，例如有向花紋先著地一側為，例如有向花紋先著地一側為前角，傾斜角度取前角，傾斜角度取15152020，后著地一側為后角，后著地一側

22、為后角，取取25253030, ,前后角度約相差前后角度約相差 1010, ,前角小可提高花前角小可提高花紋塊對土壤的抓著力。后角大可增加花紋塊基部的堅紋塊對土壤的抓著力。后角大可增加花紋塊基部的堅固性及花紋離地時的自潔性。固性及花紋離地時的自潔性。 花紋間距根據花紋間距根據 花紋間距分為花紋間距分為均等和不均等均等和不均等兩種。兩種。載重輪胎采載重輪胎采用均等花紋，轎車輪胎多采用不均等的變節距花紋用均等花紋，轎車輪胎多采用不均等的變節距花紋，可防止諧振噪音的產生，可防止諧振噪音的產生，一般花紋最大的間距與最一般花紋最大的間距與最小間距之差不宜小于小間距之差不宜小于202025%25%。花紋間

23、距越大，花紋。花紋間距越大，花紋等分數越少，等分數越少，花紋等分數又稱為花紋節數花紋等分數又稱為花紋節數，應，應取偶取偶數值數值，便于花紋平分。花紋間距計算公式為：，便于花紋平分。花紋間距計算公式為： nDtc式中式中 DD外胎外直徑，外胎外直徑，mmmm； n n 花紋節數；花紋節數； t tc c花紋間距值，花紋間距值，mmmm。（3）胎肩部花紋設計胎肩部花紋設計 設計要求設計要求：應應配合胎面花紋配合胎面花紋進行設計；進行設計；要要具有一定的具有一定的支撐性能及良好的散熱性能；支撐性能及良好的散熱性能；胎部位花紋通常胎部位花紋通常呈輻射狀呈輻射狀排列，花紋溝深度排列，花紋溝深度為為一深一

24、淺間隔排列一深一淺間隔排列。載重載重輪胎宜設計輪胎宜設計間斷的花紋塊間斷的花紋塊，轎車轎車輪胎則輪胎則設計設計連續性花紋連續性花紋。胎肩部位花紋間距計算胎肩部位花紋間距計算：可用可用下式計算，即將外胎外直下式計算，即將外胎外直徑減去兩倍的行駛面弧度徑減去兩倍的行駛面弧度高高h h代入下式而得代入下式而得 nhDtc)2(輪輪 胎胎 規規 格格9.00-209.00-2011.00-2011.00-20175R14215R15花紋類型花紋類型條形條形煙斗煙斗條形條形煙斗煙斗條形條形條形條形花紋深度，花紋深度，m紋溝寬度，花紋溝寬度，mm1212，14，171514，18

25、，2335，43，35，4花紋溝壁角度花紋溝壁角度14，2216，222218，20119，10溝底弧度半徑，溝底弧度半徑，mm2325311，15花紋節數花紋節數60486050花紋飽和度，花紋飽和度，%7179747858081表表2-6 花紋溝設計參數實例花紋溝設計參數實例 表表2-7國外輪胎胎面花紋設計參數國外輪胎胎面花紋設計參數項項 目目載載 重重 輪輪 胎胎輕輕 型型 載載 重重 輪輪 胎胎普通花紋普通花紋混合花紋混合花紋越野花紋越野花紋普通花紋普通花紋越野花紋越野花紋花紋飽和度，花紋飽和度，%60805070406060804560花紋塊寬花紋塊寬/花紋溝深花紋溝深1.23.01

26、.53.01.53.00.82.51.53.0花紋塊寬花紋塊寬/花紋溝寬花紋溝寬25250.54240.83花紋溝寬花紋溝寬/花紋溝深花紋溝深0.50.80.330.540.20.60.53花紋溝壁角度花紋溝壁角度0.560.5205300.56320花紋間距花紋間距/花紋塊寬花紋塊寬0.20.50.41.10.44.50.10.50.11.1 作用：作用：保護胎側免受機械損傷；保護胎側免受機械損傷； 位置：位置：胎肩切線下端，也可在水平軸附近，但不宜設在水平胎肩切線下端，也可在水平軸附近，但不宜設在水平軸位置處，以免胎體變形；軸位置處，以免胎體變形； 尺寸尺寸：中型載重輪胎：中型載重輪胎：寬度為寬度為15152Omm2Omm，厚度為，厚度為1mm1mm左右。左右。 轎車輪胎：轎車輪胎：寬度為寬度為101020mm,20mm,厚度為厚度為0.5mm0.5mm左右，左右，防擦線防擦線兩端應采用小弧度與