轮胎花纹的创新设计.doc

轮胎花纹的创新设计 201004302xx xxx 1 问题背景 众所周知，车辆是靠车轮与地面产生摩擦力来行驶的。当车辆在潮湿或泥泞的路面上行驶时，如果车轮轮胎没有花纹，它与地面的摩擦力就很小，容易出现打滑现象。绝大多数汽车轮胎胎面都不是光滑的，其胎面有各式各样凹凸不平的花纹，这是为了增加车轮与地面的摩擦力，保证行车安全。影响胎面花纹作用的因素较多，但起主要作用是花纹型式和花纹深度，因此，轮胎胎面花纹值得关注。 2 问题描述 现在市场上的轮胎花纹主要有以下几种，如图1所示，各种轮胎花纹的优缺点比较如表1所示。 a) 纵向花纹轮胎 b) 横向花纹轮胎 c) 纵横混合花纹轮胎示意图 d) 越野花纹轮胎图 表1 市场主流轮胎花纹优缺点比较 图号名称优点缺点图1a)纵向花纹轮胎这种花纹操纵稳定性优良，转动抵抗小，不容易横向滑移。 行驶中滚动阻力小，因此与地面摩擦力小，具有较好的行驶导向性，很适宜于高速行驶。 排水性能优异，在湿滑路面不易打滑，行驶中的噪音也较小。 纵向花纹轮胎的制动性能显得相对较弱 驱动力不如其他花纹的轮胎 不适合于沙子路等状况较差的道路。图1b)横向花纹轮胎轮胎与地面接触面积增大，无论是制动力、驱动力都表现较出色。 排水性差。 轮胎散热效果不好 横向花纹轮胎在增大地面接触面积的同时，也增大了噪音 在车辆操控灵活性方面显然比不上纵向花纹轮胎。图1c)纵横混合花纹轮胎吸收了纵向花纹排水性能好、噪声小的优点。 比纯粹的纵向花纹具有更好的驱动力、制动力表现会产生异常的磨损图1d)越野花纹轮胎越野花纹是专门为适应干、湿、崎岖山路和泥泞、沙路而设计的花纹。由于花纹的接触压力大，滚动阻力大，所以不适合在良好硬路面上长时间行驶。否则，将加重轮胎磨损，增加燃油消耗，汽车行驶震动也比较厉害。3 运用的创新方法 针对现在市场上的各式轮胎花纹都有着这样或者那样的问题，下面我就运用TRIZ理论的方法来对??把进行一次创新设计，争取想出一款功能更加完善，使用更加方便的新型轮胎花纹！ 问题分析与解决方案 4.1 解决驱动力和制动力不足的问题 改善的技术特性参数：10#力——增加车轮与地面的摩擦力，保证行车安全；27#可靠性——使轮胎内侧可以源源不断地提供支撑力。 恶化的技术特性参数：36#装置的复杂性——要增加驱动力和制动力必然使得轮胎花纹较普通轮胎而言更加复杂。 查冲突解矩阵可知使用的解决原理是：19，1，35；13，35，1，如表2所示。 表2 驱动力和制动力不足问题解决方案 原理编号内容可能的解决方案19周期性作用原理1变持续性作用为周期性（脉冲）作用 2如果作用已经是周期性的，就改变其频率 3在脉冲中嵌套其他作用以达到其他效率35改变参数1改变物体的物理状态 2改变物体的浓度、粘度 3改变物体的柔性 4改变物体的温度或体积等参数1分割原理1把一个物体分成相互独立的部分 2把物体分成容易组装和拆卸的部分 3提高物体的可分性13逆向作用1用与原来相反的动作达到相同的目的 2让物体可动部分不动，而让不动部分可动 3让物体（或过程）倒过来采取的解决方案：利用35#采用非对称的沟纹边缘角度，就像水坝一样，较缓的外侧斜面可支撑和稳固轮胎内侧，使轮胎内侧可以源源不断地提供支撑力。这种轮胎的花纹与轮胎周向一致，呈一条或多条连续的圆圈。这种轮胎拥有良好的车头指向性以及排水性能，高速行驶时噪音控制很好，并且受摩擦力所带来向前的阻力也相对小很多。因此纵向花纹轮胎可以提供极好的运动操控性。也可采用块状花纹，其轮胎花纹呈块状排列，当车辆行驶在雪地或泥泞地面时，花纹深嵌入雪地或泥泞中，车辆借此产生驱动力。 解决轮胎散热性不好的问题 改善的技术特性参数：31#物体产生的有害因素——使得胎温升高。 恶化的技术特性参数：36#装置的复杂性——其形状必将更加的复杂。 查冲突解矩阵可知使用的解决原理是：19，1，31，如表3所示。 表3 轮胎散热性不好的问题解决方案 原理编号内容可能的解决方案19周期性作用1变持续性作用为周期性（脉冲）作用 2如果作用已经是周期性的，就改变其频率 3在脉冲中嵌套其他作用以达到其他效率1分割1把一个物体分成相互独立的部分 2把物体分成容易组装和拆卸的部分 3提高物体的可分性31多孔材料1使物体多空或加入多孔物体 2利用物体的多孔结构引入有用的物质和功能采取的解决方案：利用31#多孔材料中在胎面中部添加方向各异或以纵向为主的窄花纹沟槽，而在两侧则以方向各异或以横向为主的宽花纹沟槽