汽车工业迅猛发展的同时,汽车安全问题备受关注。轮胎的抓地性能是直接影响汽车安全的重要因素,欧盟、美国、日本等的轮胎标签法以及我国出台的《绿色轮胎技术规范》对轮胎的抓地性能提出了明确的要求及实施期限。轮胎作为汽车与路面连接的唯一部件,其胎冠结构对抓地性能有着直接影响。面对日益严格的法规要求,研究轮胎抓地性能仿真分析方法、探索提升抓地性能的轮胎结构设计方法具有重要的理论意义和工程应用价值。本文在摩擦磨损试验机上进行了轮胎橡胶摩擦特性试验,研究了摩擦系数随压力和滑移速度的变化规律,提出考虑压力和速度影响的摩擦模型;通过ABAQUS软件中FRIC_COEF编写摩擦模型子程序,并建立再现橡胶摩擦特性试验过程的有限元分析模型,仿真分析了不同压力和滑移速度下的摩擦力矩,并与试验结果比对,验证本文所提摩擦模型的有效性。以295/80R22.5载重子午线轮胎为研究对象,通过ABAQUS软件建立轮胎有限元分析模型,采用本文提出的摩擦模型模拟轮胎与路面的接触特性,通过控制轮胎的角速度实现ABS作用,采用最佳滑移率对应的摩擦力评价轮胎的抓地性能。为提升轮胎的抓地性能,以轮胎与路面间的最大摩擦力为优化目标,选取胎面弧结构和纵沟布局作为设计变量,基于响应面法建立优化数学模型,釆用遗传算法对响应面模型进行优化,并对优化轮胎进行了磨损性能分析,结论如下:胎肩处纵沟间距越小、胎面处纵沟间距越大、胎冠弧高越小时,轮胎与路面间摩擦力越大;优化后轮胎接地压力偏度值降低,接地面积增加,实现了在不降低轮胎磨损性能的前提下提升了2%的抓地性能。采用有限元和相关性分析相结合的方法,研究了不同接地特征参数与抓地性能的关系,为子午线轮胎结构设计提供指导方向。为研究花纹结构对抓地性能的影响,由整胎模型计算结果提供简化边界条件,对单节距花纹的抓地性能进行仿真分析,以花纹与地面间摩擦力作为评价指标,探索花纹结构参数对抓地性能的影响规律;并提出仿生横向花纹沟设计,实现花纹抓地性能的提升。