致力于普及各种轮胎问题答案的物理和数学根据，虽不能，心向往之。

一 先给出结论

轮胎花纹对轮胎的噪音特性、操纵稳定性、滚动阻力、磨耗特性、抗湿滑性能都有影响。

题目提出轮胎花纹的设计思路是什么，我想题主是想问整个的轮胎设计理念是什么，是想问整个的轮胎设计流程，我想我不太能直接给出答案。现在的花纹设计已经很大程度上智能化，在多数工作在电脑 CAD 软件中实现。各个轮胎公司多少也会借鉴其他公司的轮胎花纹设计。但设计的背后还是有一套设计理论来支撑的。但正如其他答案提到的那样，轮胎花纹无法对所有性能同时保证，对于不同用途的轮胎，其花纹也有着不同设计偏向。

下面先给出题目中问到的轮胎花纹对车辆行驶过程的影响

二 轮胎花纹与轮胎噪音特性（长文警告，建议没有深入研究兴趣的同学大致看一遍就可以，喜欢研究的同学们可以多看看）

2.1 轮胎噪声的产生原理

2.1.1 花纹块撞地噪声

轮胎行驶过程中，A 点在接地之前速度是斜向下的，接地以后，产生接地印痕，速度水平，具体什么的速度合成分解就不讲了。放张图就过去了。速度的改变是因为有力的作用。同样的在 B 点也发生同样的情况。撞击力产生振动与噪声。

2.1.2 花纹槽的泵浦噪声

由于胎面橡胶是弹性体，因而在轮胎接触地时，沟槽腔内空气因体积减小而压力增大，空气被突然压缩排出，形成类似喷射的噪声，声强度较大。而在轮胎接地后沿区轮胎离开地面时，沟槽腔体又恢复原状，腔内空气压力变小，周围空气急速补充到腔体，被产生“扑”声，声强度较弱。腔中空气被挤压和月彭胀的泵浦效应，产生了花纹的噪声

上面引用于一篇文献，大家看一下。找个生活中相似的，就跟那种会叫的玩具娃娃，你捏它就会发出吱吱的声音，然后松开它也能听见那种进气的声音。

2.1.3 光面胎的随机沙声

光面胎很有意思啊，而且宽大的光面胎配合上轮辋帅气的一逼。跟大家一开始想的不同，干燥路面上光面胎的抓地力和操纵稳定性是高于有花纹的轮胎的。比如我们听说过 F1 规定在轮胎上加几条沟来限制过弯速度，保证比赛安全性。原理也可以在我的以前的回答中找到。在这里就不安利给大家了。

在赛场的时候，当发动机的轰鸣声响起，轮胎的噪声就无所谓了，小巫见大巫。当发动机熄火以后，由人来推动赛车的时候，还是能听到比较大的胎噪的。

由于光面胎不是绝对的光滑，而且路面上也存在着小沙粒和凹坑，在胎面和地面之间就会形成许多小空腔，其中的空腔被压缩和膨胀时，就产生了不规则的沙沙声，此即为随机沙声。对于有花纹的胎面，随机沙声能量很小，可以忽略不计。但是对于光面胎，随机沙声即是它的“花纹”噪声。 光面胎上的空腔大小是随机的，与胎面相接触的位置也是随机的，而发声原理与花纹块和花纹沟腔体的发生原理相同。

另外还有喇叭筒效应和气柱共鸣噪声，有兴趣的自己看一下，不具体讲了。

2.2 低噪音轮胎的设计原理和设计原则

讲设计原则之前先要讲一下轮胎花纹的组成：

如图所示，花纹将一组花纹块称为节距，节距并非一成不变的。事实上组成节距的花纹块的尺寸设计也是有讲究的。花纹块之间的沟壑称为花纹沟。

上面讲了轮胎噪音的产生原理，涉及到花纹块，花纹沟槽，花纹条的设计以及花纹节距排列等。下面直接给出轮胎花纹噪声相关的设计准则：

1、 花纹块的发声与其面积有关，而与形状无关。

2 、花纹沟槽的发声与其长度、宽度和走向有关，与深度基本上无关。

3 、轮胎的节距比等参数应该采用不接近整数比的无理数比。

采用上面的设计准则设计之后，会通过相关的仿真系统进行发声仿真，然后对结果进行对比分析，就可以得到低噪声轮胎花纹的设计方案。

下面就是各部分的设计原则：

1.花纹块设计原理

花纹块的宽度比取无理数最好，素数比位于中间，倍数比最差。

2.花纹沟的设计

各花纹槽的宽度比为不接近整数比的无理数比最好。

3.花纹条数的选择

轮胎花纹条数越多，轮胎花纹噪声越小（但耐磨性、抓地力会相应下降）

4.节距的选择

同花纹块的设计原理一样，节距比例取无理数最好，素数比位于中间，倍数比最差。

上面只是大概介绍了一下相关的准则，至于为什么，这里就不铺展讲了，也是自己没什么时间写，如果大家有需要我再补充。

目前轮胎花纹与噪音控制的研究居多，理论方面的建设也比较全面，在其他方面主要是靠经验，有限元分析和路试来进行设计。

先写到这儿吧，有时间继续写。以上有不对之处，请指出。