Page 69 - 《橡塑技术与装备》2023年1期

车用制品技术与应用 李慧敏 等·电动车轮胎的发展现状及开发设计

来源于静摩擦力，一部分来源于弹性体回复滞后造成 采用有限元仿真，针对 205/55R16 这个规格设计
的压缩点与回复点之间的压力差造成的力。 不同方案对滚阻系数进行仿真 [3] ，具体设计方案及仿
（1）减小轮胎滚动阻力可从减轻轮胎质量出发 真结果如表 1 所示。
轮胎质量与滚阻关系见图 2（以 205/55R16 为例， 表 1 仿真方案及对应结果
采集 12 条轮胎数据），但是为了保证轮胎的耐磨、操稳、 项目 研究目的 仿真方案 设计 调整方向 滚阻
序号 代号 参数 系数
舒适性以及耐撞击鼓包性能，要求纯胶部件满足一定 方案 4 25 7.5134
厚度要求，轮胎的轻量化设计可从新材料的使用入手。 1 三角胶高度对 方案 3 30 25→30→35→40 7.7364
7.7345
35
方案 1
滚阻的影响
方案 2 40 7.7887
方案 6 12 7.6451
2 胎侧搭接宽度 方案 1 23 12→23→35 7.7345
对滚阻的影响
方案 5 35 7.7799
方案 7 1-1-1 7.6400
3 冠带缠绕方式 方案 1 2-1-2 1-1-1→2-1- 7.7345
对滚阻的影响 2→2-2-2
方案 8 2-2-2 7.9059
增大三角胶高度及胎侧搭接宽度都增大了下胎侧
刚度，造成胎面部位变形增大，并且增大三角胶高度
一定程度上增大了轮胎质量，从而直接导致滚动阻力
增大，如图 4、图 5 所示。

图 2 轮胎重量与滚阻拟合线图
（2）减小轮胎材料的滞后损失可减小滚动阻力
试验测得，轮胎各部件能耗占轮胎能耗 ( 图 3) 为：
胎面胶 39%、胎圈包布 14%、三角胶 13%、带束层 8%、
胎侧 7% 和帘布层 6%。可以看出胎面胶料的滞后损失
占比最大 [2] ，通过胎面胶料降低滚阻的有效手段是使
用白炭黑填充，白炭黑表面强极性使其难以分散，故
白炭黑常与硅烷偶联剂并用，可收获良好的滚阻和抗
湿滑性能。
图 4 三角胶高度与滚阻结果

图 5 胎侧搭接宽度与滚阻结果
图 3 轮胎各部件滞后损失占比
改变冠带条的缠绕方式，分别从左 - 中 - 右各 1
（3）轮胎滚动阻力
层的缠绕方式 1-1-1，调整至左 - 中 - 右分别为 2 层、
轮胎滚动阻力主要由轮胎变形阻力、风阻以及轮
1 层、2 层的缠绕方式 2-1-2，调整至左 - 中 - 右各
胎与道路间滑动阻力组成，其中轮胎运动过程中的变
2 层的缠绕方式 2-2-2，如图 6 所示，滚动阻力依次
形阻力占总值的 90% 以上，因此，从减小轮胎变形阻
增大，考虑三种缠绕方式使得动态胎面变形依次增大，
力的角度着手分析，可以有效降低滚阻。

年
2023 第 49 卷 ·21·