1School of Mathematical Sciences, Inner Mongolia University, Hohhot
2School of Computer Science, School of Software Engineering, Inner Mongolia
University, Hohhot
Email: , ,
Copyright & 2014 by authors and Hans Publishers Inc.
This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License
http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Tire tread is an important factor in determining tire performance. Many factors
influence the design of the tread. By analysing the common factors that affect vehicle,
we use the analytic hierarchy model to determine the appropriate pattern for each
factor. To avoid excessive AHP subjective factors, we use vector normalized to obtain
weight data, and computer programming to get specific data. After comparing the
data, we determined the appropriate pattern for each factor. After random combinations
of the various sub-factors of the optimal basic tire tread, we get a new tire tread
and the basic retrieval table through comprehensive analysis. When we know the type
of vehicle, road conditions, the use of demand, we can design a suitable tire tread
according to this model. Finally, the model has been tested and confirmed that it
can be used to design a tire tread in line with actual production.
Keywords:Tire Tread, AHP, Vector Normalization, Comprehensive Analysis
轮胎花纹的初步分析与设计
杨& 丽1，王颖颖1，余新蕊2
1内蒙古大学生命科学学院，呼和浩特
2内蒙古大学计算机学院，软件学院，呼和浩特
Email: , ,
收稿日期：日；修回日期：日；录用日期：日
轮胎花纹是决定轮胎性能的重要因素，影响胎面花纹设计的因素较多，本文从常见影响车辆行驶的因素入手，采用层次分析模型确定每个因素的合适图纹。为避免层次分析法中过多的主观因素影响，采用向量归一化得到权重数据，计算机编程得到具体数据，数据比较后确定出每个因素的最适图纹；对各个因素下合适的基本轮胎花纹进行随机组合，形成一款新的胎面花纹，综合分析确立轮胎花纹的基本检索表。当同时知道车辆类型、路面条件、使用需求时，便可以根据本模型设计出一种合适的轮胎花纹。最后通过已有轮胎花纹对模型进行检验，证实本模型设计出的轮胎花纹符合实际生产的需要。
轮胎花纹，层次分析法，向量归一化，综合分析
轮胎花纹设计作为轮胎产品设计的重要内容,是轮胎开发中最为核心的技术部分[1] 。轮胎花纹的设计需要考虑很多因素，如何保证轮胎与路面之间保持良好的接地性能，减少轮胎花纹的发热，减少轮胎表面的应力集中现象，提高轮胎花纹的耐磨性[2]
等。要针对具体情况设计出一种合适的花纹，就要将这些情况综合考虑起来建立模型。轮胎的花纹是复杂的，取有限元的一段轮胎进行分析，可以将花纹割裂成几种曲线的组合，通过分析每个子因素，找到最佳的基本花纹，再将各个花纹进行组合形成一款新的胎面花纹，进而得到一种普遍性的数学模型，用于根据实际情况设计出合适的轮胎花纹。
2. 汽车轮胎花纹模型的建立
我们首先设有4种基本的轮胎花纹分别为抛物线、直线、环状、双曲线[3] 。采用层次分析模型分析，首先将影响设计轮胎花纹的因素分为车辆情况、路面条件、使用需求，再对这三个因素进行细致的划分，通过查阅大量的相关资料，建立子准则层的成对比较阵，通过一致性检验后，分析得到特征向量和权向量，得到每一个小的影响因素对应的合适基本花纹。最后利用多种轮胎花纹组合特征的综合分析，得到花纹设计的方案(图1)。
2.1. 假设：
1) 轮胎与地面接触的有效面积相同；
2) 不考虑轮胎材料因素；
3) 各种轮胎花纹深度相同。
C1：抛物线 C2：直线 C3：环状 C4：双曲线
Figure 1. Tire tread pattern diagram
图1. 花纹的模式图&
2.2. 根据对车辆情况分析，得到4种花纹因素对子准则层的成对比较阵
根据汽车车级分类标准以及查阅相关文献[4] -[8] ，本文现将车辆分为以下七大类。由于车辆用途、速度等情况不同，对于轮胎的胎面花纹设计也有不同的要求[9] ，如单导向花纹(对应于抛物线花纹)具有极佳的制动性能和排水性能，适合用于小型高速轿车。
小型车厢式货车公交车
重型卡车摩托车拖拉机
2.3. 根据对使用需求分析，得到4种花纹因素对子准则层的成对比较阵
抓地力价格噪声
2.4. 根据对路面条件分析，得到4种花纹因素对子准则层的成对比较阵：
干路面湿路面
公路砂石路
3. 利用层次分析法解决车辆情况、使用需求、路面条件下各因素对应最佳花纹
其中最大特征值、一致性指标分别为：
(表示准则层车辆情况、路面条件和使用需求的判断矩阵，为特征向量的第i 个元素，为的第个元素。)
RI为随机一致性指标，定义一致性比率为，当CR < 0.1时认为A的不一致性程度在允许范围之内，可用其特征向量作为权向量。
利用Visual C++6.0软件，对于上述每一个矩阵进行一致性检验：
可求得，CI = 0.0087，经查表，n = 4时，RI = 0.90，，认为一致性检验可以接受。权向量
同理可得各个因素的权向量及其最适花纹，汇总为：
4. 综合上述分析可以得到轮胎花纹组合检索表
5. 模型检验
5.1. 农业机械拖拉机
农业机械拖拉机在实际生活中需要泥地耕作，因此轮胎花纹设计时需要考虑抓地力及适应泥地行驶，避免因摩擦力不足导致轮胎下陷泥地，为农业生产造成不便。经检索发现在有限元的轮胎模块中，综合分析得到2C3：C4为最佳花纹组合，符合实际生产中羊角花纹轮胎。
5.2. 小轿车
小轿车需要在公路上高速驰骋，而且要满足大众的购车经济需求。经检索发现C4：C2：C1为最佳花纹组合，在实际生活可以找到小轿车的轮胎花纹设计与此吻合。
6. 模型优化
该模型解决了轮胎花纹的选用问题，但实际生活中花纹的倾斜程度、花纹沟的深浅以及花纹对称性
Table 1. Weight vector of each factor and optimum
tire tread
表1. 各个因素的权向量及其合适花纹
等因素也影响花纹的设计。我们将已有的轮胎花纹进行图形抽离，组合图形为基本几何图形；调查研究发现，较深的花纹不利于轮胎散热，使胎温上升加快，花纹根部因受力严重会易撕裂和脱落，而花纹过浅则影响其贮水、排水能力，容易产生有害的“滑水现象”[10]
。不对称轮胎能把轮胎接触到的水引向汽车内侧，是汽车的抗离心力加大，轮胎对路面的吸附力增强[11] ……因此需要结合实际的需求情况，进一步对持久耐用、抓地力等做出检验。
7. 模型评价
7.1. 模型优点
在本模型中，我们将层次分析模型和花纹组合特征的综合分析相结合，第一部分使用层次分析模型找到了影响花纹设计的三大因素下各个小的因素的最适花纹，第二部分将找到的花纹进行组合,得到概率值，当给出车辆情况、路面条件和使用的需求时本模型能够设计出一种符合要求的胎面花纹。
7.2. 模型缺点
我们将轮胎的花纹分为4种，将轮胎有限元化，虽然4种基本的花纹可以随机组合，但由于组合情况复杂，本模型未涉及到将选出的最佳花纹以如何角度进行组合，并且在实际生产过程中，仅将轮胎花纹简单的进行“1
+ 1 + 1”组合，具有一定的局限性。但是本模型可以根据实际需求条件，找到具体花纹的随机组合，故总体来讲，模型比较合理。
衷心感谢审稿人的宝贵建议和意见，使本文更加严谨！
参考文献 (References)
[1]&& 鲁军 (2013) 基于自定义特征的轮胎花纹参数化设计的研究. 硕士论文, 合肥工业大学, 合肥.
[2]&& 梁守智, 钟延壎, 张丹秋 (1993) 橡胶工业手册. 化学工业出版社, 北京.
[3]&& 张彦辉, 刘小君, 王伟, 等 (2007) 潮湿路面上胎面花纹对轮胎附着性能的影响. 农业工程学报, 23, 33-38.
[4]&& 孟华东, 邓晨, 苏扬, 王鹏 (2011) 基于Bayes网络的微波视频融合车辆分类. 清华大学学报(自然科学版), 1, 135-140.
[5]&& 荣建, 刘小明, 任福田, 邢惠臣 (1999) 基于高速公路通行能力分析的车辆分类研究. 中国公路学报, 3, 82-89.
[6]&& 李国强 (2007) 基于图像处理技术的车辆分类研究. 硕士论文, 长安大学, 西安.
[7]&& 冯佳明 (2011) 基于特征的车辆分类研究. 硕士论文, 云南大学, 昆明.
[8]&& 张伟, 谭国真, 丁男, 商瑶 (2008) 基于邻接传感器及神经网络的车辆分类算法. 通信学报, 11, 139-144.
[9]&& 李健 (2013) 车辆轮胎痕迹特征分析与鉴定技术的研究. 硕士论文, 长安大学, 西安.
[10]&& 申瑞利 (2012) 浅析轮胎花纹对轮胎使用的影响. 露天采矿技术, B08, 83-85.
[11]&& 苏冬梅 (2012) 汽车轮胎花纹的功用和设计要素. 农机使用与维修, 2, 93-93.
Tire tread combination keys
轮胎花纹组合检索表最近浏览论坛：
关注/收藏的论坛：
热门论坛推荐：
轮胎花纹怎么看广告
车主们在选择轮胎的时候，不仅需要了解轮胎的规格，对轮胎的花纹也是需要特别关注的。不论是哪个品牌的轮胎旗下都有花样繁多的花纹种类。在这多种轮胎花纹中，可以大略分成：对称花纹、非对称花纹和单导向花纹。在轮胎选购中也需要车友们特别注意。
轮胎花纹的作用就如同人类的鞋底的花纹作用。这些花纹存在可以增加摩擦力，防止车轮打滑，增加行车的安全性。
一、对称花纹
对称花纹，顾名思义就是胎面中心沟槽为准，左右两边相同或相似的轮胎花纹。总体有三种情况，第一种是从中间对折后，两边可以完全重合的；第二种必须把另外一边旋转180度后才能完全重合，因为两边的花纹都相同，只是位置不同罢了。第三种是左边和右边大致相同，也被认为是对称花纹。
1、对称花纹轮胎的优缺点
优点：对称花纹轮胎两侧的花纹相同或者相似，对减少轮胎滚动阻力或多或少有影响，省油是它的优点之一，因此经济耐磨型轮胎都采用这种设计。虽说轮胎的静音舒适和轮胎的配方密切相关，但对称花纹的静音舒适会比其他的花纹结构更好。
缺点：轿车的对称花纹轮胎设计得比较碎小，抓地力较小，运动性能较弱。
但越野suv轮胎除外，因为越野轮胎大多采用对称花纹设计，胎块较大，而且比较均匀等因素，它的越野性能更好。
2、对称花纹轮胎主要用途
上面提到对称花纹轮胎的特征和优缺点，它主要设计成经济实用型轮胎、静音舒适型轮胎、城市SUV轮胎和越野型SUV轮胎。为什么？因为它设计的特征，符合这四种类型轮胎的需求。
3、怎么安装
按理说，对称花纹的轮胎四个轮毂任意装，无惧前后左右和里里外外，但安装时小编还是建议把标有轮胎生产日期的那侧装在外面。为什么？如上图的&3312&，&33&是星期，&12&是年份，因此生产日期为2012年第33周，大概估算是2012年8月生产的。因为轮胎有保质期，一般轮胎的保质期是4-5年。但是细心、保养做得好的车主，即使轮胎过了保质期，轮胎仍旧如新，损坏轻微。是不是这样轮胎就不需要换了？答案是否定的。
轮胎过了保质期，为了安全着想就必须更换了。把标有生产日期的那侧装在外面，为的是方便车主观察轮胎的生产日期，以便及时更换。
二、非对称花纹
非对称花纹就是以胎面中心沟槽为准，左右两边的花纹不一致的轮胎花纹。非对称花纹、不规则花纹和不对称花纹都统称非对称花纹。这种花纹需要认真看才会发现，它与对称花纹的第三种情况有些相似，但细看花纹块和沟槽的设计可以分清楚。
1、非对称花纹轮胎的优缺点
优点：由于采用非对称花纹的轮胎，花纹块比对称花纹的大，胎面与地面的接触面大，抓地力也随之较大，因此非对称花纹的轮胎运动性能较突出。
缺点：事物总是相对的，非对称花纹块的轮胎由于花纹块较大，产生的噪音也大，它的静音舒适较差。
当然，不是说所用的非对称花纹轮胎静音舒适性都差，这个与轮胎的配方有很大的关系，暂且忽略这个问题，我们是在同一配方的前提下讨论。
2、非对称花纹轮胎主要用途
非对称花纹由于具有强的运动性能，因此它主要作为运动性能轮胎的胎面花纹设计，总体有运动性能轿车和运动型SUV专属的轮胎。
3、怎么安装
非对称花纹的轮胎，依然能前后四个轮胎都安装，但要区分好内外侧。如果不区分内外侧有什么后果？非对称花纹的轮胎有&inside&和&outside&的标识，生产日期都在&outside&那侧，安装时区分好就行。
非对称轮胎内侧的花纹更多的是控制噪音，而外侧的更多的是注重操控，操控性能好不好，尤其是弯道的操控性能好不好，要看轮胎的外侧花纹设计。装反了，轮胎的性能会大打折扣。
三、单导向花纹
单导向花纹，是一种非常明显的轮胎花纹，它大类也属对称花纹，但与对称花纹不相同的是它具有明显的方向性。胎纹全部朝一方向，看起来是一个个的箭头，这是它的滚动方向。这种花纹的轮胎是专为运动而生，什么轮胎配方都改变不了它为的就是运动。
1、单导向花纹轮胎的优缺点
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：优点越突出，往往缺点就更明显。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，
2、单导向花纹轮胎主要用途
单导向花纹轮胎只适合运动，因此它主要是装配运动型轿车和运动型SUV。相信一般的车主不会安装这类花纹的轮胎，毕竟它的价格和性能不是普通车主需要的，特性太明显，用特立独行来形容它也不为过。
3、怎么安装
单导向花纹轮胎的安装非常讲究，安装时记得不要搞错了方向。它也可以四个轮毂都安装，因为它不分内外侧，前提是花纹的方向要正确。还是要乱痪洌”嘟ㄒ榻猩掌诘哪遣嘧霸谕饷妫览泶蠹叶摹Ｈ绾问侗鸬サ枷蚧ㄎ频穆痔サ姆较颍砍丝刺ッ娴幕ㄎ仆猓谔セ褂欣嗨萍泛陀⑽淖帜&Rotation&的标识，花纹的走向和箭头的指向就是它滚动的方向，按照这个安装就没错了。
小编总结：
如何选择适合自己的轮胎对车主是非常重要的，在此之前你得了解不同花纹的轮胎有怎样的特性。希望车主们看完简要的介绍后，能对轮胎花纹有新的认识。大家以后需要更换轮胎时，看到花纹就能对轮胎的性能有初步的了解。
免责声明上述文章内容由经销商自行发布，其真实性、准确性及合法性由经销商负责，汽车之家不提供任何保证，亦不承担任何法律责任。
手机/iPad上看汽车之家
请输入图形验证码轮胎知识大扫盲之 浅谈各种轮胎花纹
汽车之家日报道　 　　轮胎，作为车辆与地面接触的唯一媒介，肩负着承重、刹车以及行车安全等重要职责。而车辆在正常路面上行驶时，轮胎真正与地面接触的面积，绝对不会比我们行走在路上鞋底与地面所接触的面积大多少。这么小的接触面积，需要完成以上这么多重要而又复杂的工作，这时轮胎上的花纹就起到了至关重要的作用。
　　一般来讲，轮胎花纹即轮胎胎面上各种纵向、横向、斜向组成的沟槽。别看这些横着竖着的花纹很乱，其实他们可是有着明确的分工。纵向花纹因为具有纵向连续性的特点，所以主要承担雨天排水的功能，并且对于轮胎的散热也很有帮助，但抓地力不足。横向花纹则有着较大的抓地能力，从而可以弥补纵向花纹的先天缺陷。
什么是纵向花纹？
　　轮胎的纵向花纹即按照轮胎圆周排列的花纹，这种花纹在一条轮胎上通常拥有数条（也有少部分轮胎仅一条或者一条都没有）。
什么是横向花纹？
　　与纵向花纹相对，这种花纹纵向断开，横向连续，这样的设计使得轮胎横面刚度大，摩擦力以及制动效果较好。
轮胎花纹究竟有啥用？
　　1：增大轮胎与地面的摩擦力；
　　2：降低胎噪增强舒适性；
　　3：为轮胎散热，排水；
　　4：提升车辆操控性能；
　　5：美观，提升视觉效果。
　　关于轮胎花纹的基础信息说完之后，我们下面就把在市面上我们相对常见的以及极少见用在特殊情况的轮胎花纹和大家介绍一下。
混合花纹轮胎
　　设计一条普通的民用轮胎需要进行全方位的考虑，既要满足晴天干地行驶，也要满足雨天的湿地行驶，可以说需要把一年四季节的气候特点都得考虑进去，这样普通用户才可以不可能看天气经常去换轮胎。
　　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。目前这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。
　　『混合花纹轮胎既有纵向花纹也有横向花纹』
　　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。适合普通消费者日常城市使用，是轮胎里的中庸者。
常见混合花纹轮胎
TURANZA泰然者
Assurance安殊轮
ASPEC A380
不对称花纹轮胎
　　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。
　　『顾名思义，非对称花纹即轮胎左右两边采用不同的花纹结构』
　　不仅如此，由于两边的花纹采用不同的结构形式以及橡胶配方，所以轮胎的整体性能可以更强更全面，比如一边花纹可以侧重排水能力，一边花纹可以侧重抓地能力等。目前不对称花纹轮胎已经被得到广泛运用，并且取得了市场得肯定，是多数车主购买轮胎时的首选。
　　『有的非对称轮胎两种花纹区别明显，而有的则不易察觉，例如上图这种』
　　需要注意的是由于该种轮胎内外花纹不同，在安装时必须确定轮胎的内外是否正确。在采用这种花纹的轮胎在轮胎对调的时候没有特殊要求，前后左右都可以，只要主要轮胎的内外即可。
常见不对称花纹轮胎
ContiPremiumContact 2
单导向花纹轮胎
　　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，这样的优点在于轮胎的滚动阻力会相对较小，车辆操控性更加优秀。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。
　　单导向轮胎所有花纹均为一个方向，且有胎块花纹较大，横切花纹较少等特点。这些特点决定了单导向轮胎具有滚动阻力小，操控性能好，等性能优势。
　　单导向轮胎拥有较强的抓地能力与排水性能，并且速度级别可以做得很高，车头指向性与操控性能也均能满足要求苛刻的发烧友。
　　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。
　　虽然单导向轮胎听着很专业，但目前中档的单导向轮胎价格都还算靠谱，基本1000元左右就能买到一条普通规格的单导向轮胎。特别适合多雨水，或者常跑高速的车辆。此外，很多小轮胎厂也生产单导向轮胎，但性能并不好，如果您打算购买还是需要咨询身边使用过或者求助网络上的高手们进行了解。
常见单导向花纹轮胎
极品飞靴 F1
本文来源：汽车之家
关键词阅读
48小时评论排行
评论3364条
评论2436条
评论1853条
评论1792条
评论1619条
评论1526条
文明上网，登录发贴
网友评论仅供其表达个人看法，并不表明网易立场。
全新爱丽舍三厢
马自达CX-4
热门产品:　　　
:　　　　　　　　
:　　　　　　　　　
热门影院：轮胎的花纹起到什么作用?轮胎上什么样的花纹设计比较好呢?
轮胎上的花纹是轮胎牵引力、制动力、耐磨性、操控稳定性、排水、静音性等的来源,采用不同的花纹设计也很大程度上影响了轮胎的综合性能.最近的新出的轮胎型号,如普利司通新出来的EP200,就主打高刚性胎肩花纹块排列优化,据说设计可以兼顾寿命和行驶的稳定性,最重要的是节能省油.所以花纹还是很讲究的.
为您推荐：
其他类似问题
扫描下载二维码&#xe621; 上传我的文档
&#xe602; 下载
&#xe60c; 收藏
该文档贡献者很忙，什么也没留下。
&#xe602; 下载此文档
正在努力加载中...
轮胎胎面花纹的参数化设计
下载积分：1099
内容提示：轮胎胎面花纹的参数化设计
文档格式：PDF|
浏览次数：29|
上传日期： 05:54:09|
文档星级：&#xe60b;&#xe612;&#xe612;&#xe612;&#xe612;
该用户还上传了这些文档
轮胎胎面花纹的参数化设计
官方公共微信