『暗藏玄機(jī)』的輪胎花紋

王金玲

“汽車輪胎為什么要設(shè)計(jì)有各種各樣的花紋？”一提到這個(gè)問題，很多同學(xué)都會(huì)不假思索地回答：“為了增大摩擦！”難道僅僅是這個(gè)原因嗎？其實(shí)，這里面還有很多學(xué)問呢！讓我們一同來了解一下吧！

是誰發(fā)明了輪胎花紋呢？這個(gè)問題已經(jīng)沒有準(zhǔn)確答案了，我們只知道它出現(xiàn)于1892年前后。最原始的胎面花紋其實(shí)很簡單，僅是一些直線的楞花。但在路面情況、車速、載重等各方面條件的不斷變化下，輪胎的花紋經(jīng)過一百多年的發(fā)展，也在不斷的改進(jìn)中變得越來越復(fù)雜多樣起來。

輪胎上為什么要刻上花紋？簡單地說就是為了增加車輪與地面的附著力，從而使車輛更好地前進(jìn)。所謂“增加與地面的附著力”，和我們一般意義上認(rèn)為的“增大與地面的摩擦”是不一樣的。從科學(xué)的角度說，在城市的瀝青路面上，花紋一般對摩擦力沒有影響，所說的附著力指的是在特殊情況下胎面花紋產(chǎn)生的效果。比如，剛下過雨，路面上有一層水；剛下過霜，路面上有一層塵土或細(xì)沙，這時(shí)路面的性質(zhì)條件改變了，增加了一層“潤滑劑”──水、冰或砂礫。在這種情況下，剎車時(shí)，胎面花紋在地面上一蹭，就把水，砂等刮到花紋的槽里，甩到一邊，保持了路面與輪胎間的良好接觸，使輪胎與地面的摩擦不受影響，或者說，在這種條件下，花紋增大了車胎與地面的摩擦力。

不同的車輛，車胎上的花紋也是不一樣的，這是很有講究的。譬如：公共汽車輪胎上的花紋是鋸齒紋，這樣就可以減少車輛的噪音，也經(jīng)得起摩擦；拖拉機(jī)輪胎上的花紋是斜牙紋，可以使輪胎不容易沾上泥土和泥漿，能夠很好地在田野里行駛。

輪胎花紋的樣式很多，人們習(xí)慣將它們分為通用型、越野型和聯(lián)合式花紋3大類。而它們的幾何形狀大體有縱向直線、橫向直線、斜線、塊形和混合式等5種。

通用型花紋也叫公路花紋，是使用最早而又最普遍的一種。通用花紋適合于在硬路面上使用，分為橫向花紋、縱向花紋和縱橫混合花紋。

橫向花紋的特點(diǎn)是胎面橫向連續(xù)，縱向斷開，因而胎面橫向剛度大，而縱向剛度小。故輪胎抗滑能力呈現(xiàn)出縱強(qiáng)而橫弱，汽車以較高速度轉(zhuǎn)向時(shí)，容易側(cè)滑；輪胎滾動(dòng)阻力也比較大，胎面磨損比較嚴(yán)重。這種形式的花紋適合于一般硬路面上、牽引力比較大的中型或重型貨車使用。

縱向花紋的共同特點(diǎn)是胎面縱向連續(xù)，橫向斷開，因而胎面縱向剛度大，而橫向剛度小，輪胎抗滑能力呈現(xiàn)出橫強(qiáng)而縱弱的特征。這種花紋輪胎的滾動(dòng)阻力較小，散熱性能好，但花紋溝槽易被嵌入碎石子兒。綜合來看，這種形式的花紋適合在比較清潔、良好的硬路面（如城市道路和高速公路）上行駛。例如轎車、微型貨車等多選擇這種胎紋。

縱橫混合花紋介于縱向花紋和橫向花紋之間。在胎面中部一般具有曲折形的縱向花紋，而在接近胎肩的兩邊則設(shè)計(jì)有橫向花紋。這樣一來，胎面的縱橫方向抗滑能力比較好。因此，這種形式花紋的輪胎適應(yīng)能力強(qiáng)，應(yīng)用范圍廣，它既適用于不同的硬路面，也適宜轎車和貨車使用。

越野型花紋是專供車輛在荒野及松軟土地上行駛的一種輪胎花紋，其共同特點(diǎn)是花紋溝槽寬而深，花紋塊接地面積比較小。在松軟路面上行駛時(shí)，一部分土壤將被嵌入花紋溝槽之中，由于越野花紋塊大，且?guī)в袑挾畹目心嗷y溝，行駛時(shí)不易夾石、藏土和打滑，所以特別適用于對牽引力和地面抓著力要求高的拖拉機(jī)、牽引車。但是由于越野花紋塊的接觸壓力大，滾動(dòng)阻力大，故不適合在良好硬路面上長時(shí)間行駛。否則，將加重輪胎磨損，增加燃油消耗，汽車行駛振動(dòng)也比較厲害。

聯(lián)合式花紋是普通花紋和越野花紋之間的一種過渡性花紋。其特點(diǎn)是胎面中部具有方向各異或以縱向?yàn)橹鞯恼y溝槽，而在兩側(cè)則有方向各異或以橫向?yàn)橹鞯膶捇y溝槽。這樣的花紋搭配使混合花紋的綜合性能好，適應(yīng)能力強(qiáng)。它既適應(yīng)于良好的硬路面，也適應(yīng)于碎石路面、雪泥路面和松軟路面，附著性能優(yōu)于普通花紋，但耐磨性能稍遜。目前一些貨車和四輪驅(qū)動(dòng)的乘用車多使用這種花紋的輪胎。

知道了輪胎花紋的奧秘，我們就可以在很多方面利用這些知識了。例如，我們可以通過車胎表面的花紋或膠塊的形狀輕而易舉地看出車胎偏向于哪一種作用：如果胎面花紋的膠塊都是大塊的，那么這種車胎應(yīng)該偏重于抓地力；如果膠塊是多且較小并有較多的溝槽，就應(yīng)該是偏重于排水；如果在中線兩側(cè)膠塊花紋適當(dāng)錯(cuò)位，便有助于降低噪聲。

以上的內(nèi)容只是簡要的概述，如果你想掌握更多的關(guān)于輪胎花紋的知識，就請認(rèn)真觀察、思考和學(xué)習(xí)吧！

人教版物理九年級第十二章《運(yùn)動(dòng)和力》課外延伸閱讀