仿生防滑轮胎花纹的设计

张琳 徐伟 王君 刘杰 张晨曦

摘要：现代科技的腾飞也促使仿生学飞速发展，仿生学技术也被广泛应用到汽车工程中，仿生轮胎也就应运而生。橡胶轮胎与道路接触面的摩擦作用由胎面花纹的形状、布局和结构方式决定的。通过对国内外的研究发现，目前轮胎的防滑抓地性能虽然被广泛研究，但是仿生设计方面的研究并不多见，因此，研究一种基于仿生学设计的防滑轮胎对于目前汽车领域和橡胶轮胎的研发具有重要意义。本文基于猫爪掌纹的结构特征进行观察测量，设计了仿生防滑轮胎的花纹结构，并通过3D打印技术进行仿生花纹样本制作，并针对本文所设计的花纹结构进行防滑性能的测试。试验数据表明，猫掌的趾垫和掌垫之间间隔的仿生设计防滑花纹的最大静摩擦力提升26.1%以上，此仿生防滑花纹对轮胎的防滑性能将会有很大的提升。

关键词：橡胶轮胎，仿生轮胎，防滑性能，3D打印，仿生花纹样本

1. 引言

橡胶轮胎是承载整重量与路面相互作用的部件，对于车辆来说橡胶轮胎是一种消耗品。随着车辆行业及其他行业的迅猛的发展，我国面临着日益严峻的资源环境和碳排放约束的困境。橡胶轮胎在未来也应该顺应全球低碳经济时代发展的需要。当车辆在雨天或者有积雪的路面上行驶时，会使得轮胎与路面的摩擦力与正常情况下急剧减小，导致刹车距离过长，容易发生车辆失控、追尾等交通事故。所以，对于增强轮胎与路面的作用力对车辆安全来说非常重要。……