如果覺得輪胎的花紋是隨便畫的，設計者可太傷心了

知識 09-06

輪胎的胎紋是如何設計的？

謝中用，賽事輪胎工程師

致力於普及各種輪胎問題答案的物理和數學根據，雖不能，心嚮往之。

一先給出結論

輪胎花紋對輪胎的噪音特性、操縱穩定性、滾動阻力、磨耗特性、抗濕滑性能都有影響。

題目提出輪胎花紋的設計思路是什麼，我想題主是想問整個的輪胎設計理念是什麼，是想問整個的輪胎設計流程，我想我不太能直接給出答案。現在的花紋設計已經很大程度上智能化，在多數工作在電腦 CAD 軟體中實現。各個輪胎公司多少也會借鑒其他公司的輪胎花紋設計。但設計的背後還是有一套設計理論來支撐的。但正如其他答案提到的那樣，輪胎花紋無法對所有性能同時保證，對於不同用途的輪胎，其花紋也有著不同設計偏向。

下面先給出題目中問到的輪胎花紋對車輛行駛過程的影響

二輪胎花紋與輪胎噪音特性（長文警告，建議沒有深入研究興趣的同學大致看一遍就可以，喜歡研究的同學們可以多看看）

2.1 輪胎雜訊的產生原理

2.1.1 花紋塊撞地雜訊

輪胎行駛過程中，A 點在接地之前速度是斜向下的，接地以後，產生接地印痕，速度水平，具體什麼的速度合成分解就不講了。放張圖就過去了。速度的改變是因為有力的作用。同樣的在 B 點也發生同樣的情況。撞擊力產生振動與雜訊。

2.1.2 花紋槽的泵浦雜訊

由於胎面橡膠是彈性體，因而在輪胎接觸地時，溝槽腔內空氣因體積減小而壓力增大，空氣被突然壓縮排出，形成類似噴射的雜訊，聲強度較大。而在輪胎接地後沿區輪胎離開地面時，溝槽腔體又恢復原狀，腔內空氣壓力變小，周圍空氣急速補充到腔體，被產生「撲」聲，聲強度較弱。腔中空氣被擠壓和月彭脹的泵浦效應，產生了花紋的雜訊

上面引用於一篇文獻，大家看一下。找個生活中相似的，就跟那種會叫的玩具娃娃，你捏它就會發出吱吱的聲音，然後鬆開它也能聽見那種進氣的聲音。

2.1.3 光面胎的隨機沙聲

光面胎很有意思啊，而且寬大的光面胎配合上輪輞帥氣的一逼。跟大家一開始想的不同，乾燥路面上光面胎的抓地力和操縱穩定性是高於有花紋的輪胎的。比如我們聽說過 F1 規定在輪胎上加幾條溝來限制過彎速度，保證比賽安全性。原理也可以在我的以前的回答中找到。在這裡就不安利給大家了。

如果覺得輪胎的花紋是隨便畫的，設計者可太傷心了

在賽場的時候，當發動機的轟鳴聲響起，輪胎的雜訊就無所謂了，小巫見大巫。當發動機熄火以後，由人來推動賽車的時候，還是能聽到比較大的胎噪的。

由於光面胎不是絕對的光滑，而且路面上也存在著小沙粒和凹坑，在胎面和地面之間就會形成許多小空腔，其中的空腔被壓縮和膨脹時，就產生了不規則的沙沙聲，此即為隨機沙聲。對於有花紋的胎面，隨機沙聲能量很小，可以忽略不計。但是對於光面胎，隨機沙聲即是它的「花紋」雜訊。光面胎上的空腔大小是隨機的，與胎面相接觸的位置也是隨機的，而發聲原理與花紋塊和花紋溝腔體的發生原理相同。

另外還有喇叭筒效應和氣柱共鳴雜訊，有興趣的自己看一下，不具體講了。

2.2 低噪音輪胎的設計原理和設計原則

講設計原則之前先要講一下輪胎花紋的組成：

如圖所示，花紋將一組花紋塊稱為節距，節距並非一成不變的。事實上組成節距的花紋塊的尺寸設計也是有講究的。花紋塊之間的溝壑稱為花紋溝。

如果覺得輪胎的花紋是隨便畫的，設計者可太傷心了