仿蝗虫脚掌的子午线轮胎胎冠结构设计

扁平化是载重子午线轮胎的一个发展趋势,然而由于低断面轮胎胎面较宽,轮胎接地过程中胎冠变形难以控制导致轮胎接地压力分布不均匀,从而影响轮胎的磨损性能和抓地性能。蝗虫脚掌特殊的结构形式,有利于降低接触刚度、增加接触面积,并在接触过程中产生使其脚掌稳定的附着摩擦力。基于蝗虫脚掌表面的几何形态和蝗虫脚掌屈肌腱的功能特性,提出一种子午线轮胎胎面弧及带束层的仿生结构,并利用非线性有限元法对其进行静态加载以及滚动接地分析。研究结果表明,仿蝗虫脚掌的胎冠结构通过控制轮胎胎冠变形改善了胎冠的接触刚度分布,降低了轮胎胎肩应力集中,提升了轮胎接地压力均匀性,提高了轮胎的耐磨性能;制动过程中的接地面积增大,有利于制动时轮胎的稳定附着。