原地转向性能分析

sim_sure

这是我以前发的一个关于原地转向性能分析的旧帖，通过大家的帮助以及自己的努力，已经部分实现了自己的功能。
旧帖：http://forum.simwe.com/thread-966502-1-1.html

我是通过static load（静载分析）来对比系统在有无动力转向情况下的方向盘扭矩差异。
以adams自带的MDI_Front_Vehicle为例，通过Adjust菜单的Kinematic Toggle来设置转向助力特性，当设置为运动
学模式（Kinematic）时，转向助力特征被抑制。


分别进行有助力（液压）和无助力2种情况下的仿真实验，分别命名为：assist与no_assist，在static load的界面设置
中，发现大部分参数都是关于轮胎的力学特性参数：回正力矩，转向力，制动力，牵引力，翻转力矩与滚动力矩。
暂时只填入名称，仿真步数以及左右转向极限值。



按F8进入PostProcessor界面观察结果，至于观察的request肯定是方向盘的输入扭矩与方向盘转角之间的关系。
查过论坛上的帖子，说用扭力杆的扭矩代替方向盘的输入扭矩，我觉得这个思路有局限性，忽略运动副之间的
摩擦力矩。最后终于耐心找到了对应的request，在testrig——steering_wheel_input，其中，steering_wheel_input
对应的是方向盘输入转角，steering_wheel_input_torque对应的是方向盘输入转矩。将steering_wheel_input作为
横坐标，对比2次仿真结果如下：



蓝色为无助力，红色为有助力，可以观察到，无助力时需要方向盘输入更大的力矩，这个是明显成立的。
同时也从仿真结果图中叶发现了一些问题，例如：注意观察方向盘的输入力矩，最大为300N-mm，0,3N-m，
明显小了。另外再angel=0°，即方向盘中间位置，方向盘的输入力矩为0，换句话说，只用用一点力，方向盘
就会开始转动，这个忽略了轮胎与路面静摩擦阻力矩的存在，只有输入力矩大于一定的值时，方向盘才会开始
转动。

分析原因：
adams实际是一个参数化的模型，仿真结果准确程度与所填写的参数相关。机械化的参数比较好填写，轴距，载荷，
传动....，关键是在于static load设置界面上的那些轮胎参数没有填写，轮胎是汽车重要的部件，它的结构参数和
力学特性决定着汽车的主要行驶性能。

所以现在需要解决的问题是，如何确定正确的static load设置界面上的那些轮胎参数，包括：回正力矩，转向力，
制动力，牵引力，垂直输入选择，垂直输入量，翻转力矩，滚动阻力矩，侧向力以及侧向力作用胎体半径。

由于我的仿真工况是平面上的原地转向，车速为0，因此制动力和牵引力可以不填。由于是研究转向性能，而非
平顺性，因此垂直输入选择与垂直输入量可以不填。由于模型处于平面上，没有发生侧倾，因此翻转力矩可以不填。
由于车速为0，车轮不发生滚动，所以滚动阻力矩与侧向力也可以不填。所以，关键需要测量的是回正力矩以及转向力。

而关于这2个参数，我从2个方向都去考虑过，一个是从动力学模型的角度，根据已有的参数值，计算其理论值。另一个是
从adams自带的工具Tire Testrig，得到其仿真结果，但是，得到的结果不理想，有的甚至在理论上说不通。

因此，在这里像各位高手求教，我的思路是否正确，在保证精度的前提下，关于static load界面
设置参数大家平时是怎么确定的？

谢谢热心的您回答我的问题！如果大家觉得我写得不错，还麻烦顶贴，别让它沉下去了，
交流可以互相提高！

sim_sure

额。。顶一下。。如果知道的话，还麻烦发表下观点。

北极熊

这内容很好, 期待知道的人能指点一下,,感谢

lj215

原来我感觉car里面的这个仿真没考虑轮胎和路面间的静摩擦，后来我在VIEW里面建模，自己建了轮胎和地面，（同时保证轮胎受力与实际情况一致）。理论上来讲应该是有了静摩擦，但仿真得到的结果也是不理想。

sim_sure

4# lj215
我先修改下帖子中的观点，我对静摩擦力矩的理解有错误，只要不超过静摩擦力最大值，静摩擦力的变化范围是从0到max，超过max后就是滑动摩擦，因此，方向盘输入扭矩的确是从0N.m开始。
另外，adams/car并非没有考虑静摩擦力矩，在static load的设置界面，cornering force（轮胎接地处的转向力）就包括静摩擦力矩，因为静摩擦力矩越大，转向力也越大。
这只是我的观点，如果不正确，还请指正！

lj215

5# sim_sure
我说的静摩擦就是指滑动摩擦阻力。我觉得滑动摩擦应该是重力跟滑动摩擦因数的乘积，跟转弯侧向力应该没有任何关系。我觉得你用这个转弯侧向力去取代滑动摩擦阻力的想法并不科学。

wrainer

另外再angel=0°，即方向盘中间位置，方向盘的输入力矩为0，换句话说，只用用一点力，方向盘
就会开始转动，这个忽略了轮胎与路面静摩擦阻力矩的存在，只有输入力矩大于一定的值时，方向盘才会开始转动。

wrainer

关于上面的问题，我想说明  一般来说，设计方向盘的时候是要加个自由行程的，一般是左右各15°。所以中间位置施加一点点力方向盘就能动应该是正确的

sim_sure

6# lj215
我有点不敢苟同。。看了一些相关参考资料，原地转向时，即车速为0，轮胎没有发生滚动时，论坛侧向力和纵向力产生的回正力矩不用考虑，回正力矩只是重力引起的。而cornering force指的只是轮胎的转向阻力，而非侧向力。根据汽车设计的公式可知，轮胎接地处的转向力与转向阻力矩有关，而原地转向时，转向阻力矩由重力引起的回正力矩以及轮胎接地处的摩擦力矩构成，很明显，静摩擦力矩越大，轮胎处的转向力也越大。

lj215

9# sim_sure
按照你的理解connering force是轮胎的转向阻力的话，那么这个值越大，轮胎的变形将越小。但实际情况却是这个值越大，轮距变化就会越大。而且你加了这个connering force之后可以看轮胎的受力情况，就是轮胎的侧向受力。

sim_sure

10# lj215
仿真结果是connering force越大，方向盘所需的力矩越大。。
另外，我有个疑问就是，目前文献上，大部分都说原地转向时轮胎接地处是转向阻力，并没有说清楚到底是不是侧向力，汽车理论上关于侧向力或侧偏力的定义也是在轮胎滚动的情况下，由于离心力之类的原因或者路面倾斜造成的。现在轮胎不发生滚动即没有行驶方向，何来侧偏角和侧向力呢？
既然有侧向力，为什么侧向力造成的回正力矩为0呢？
关于你的看轮胎受力情况，就是侧向力请问是在哪里查看呢？
还望多多探讨指教。。

sim_sure

另外我还想请教下，你做过方向盘旋转一周原地转向的仿真工况吗？我看见过这样的结果，却不知道在adams里是通过adams/car实现的还是adams/view
谢谢指点。。

lj215

11# sim_sure
left_tire_forces里面的lateral，可以看轮胎受到的侧向力

lzm8335

我也用自带的整车例子做蛇形仿真，发现 “扭力杆的扭矩代替方向盘的输入扭矩” 与steering_wheel_input_torque的值相差好多啊
有哪位大侠知道是怎么回事吗？

惊云行雾

不知道原地转向搞清楚没。最近也在做。
1 在整车情况下进行这种试验不是比单独悬架好很多吗。
2 摩擦力还是要加的。
3 轮胎变形产生的这部分力矩有没有好的计算方法；想把仿真与计算统一起来。

yjg314

惊云行雾 发表于 2015-8-29 21:59
不知道原地转向搞清楚没。最近也在做。
1 在整车情况下进行这种试验不是比单独悬架好很多吗。
2 摩擦力还是 ...

采用ADAMS做原地转向本身就不太合适，模型本身的问题和当前的理论限制都是大问题，进行原地转向分析首先要解决轮胎模型问题，
1.目前PAC2002在parking torque方面的精度是完全不够的，只能说曲线的趋势有点试验曲线的意思；
2.原地转向是以方向盘手力作为评价指标，这实际上是个逆向的力反馈问题，而目前ADAMS的转向模板只能保证正向的力传递准确性（即助力传递），对于力反馈（即逆效率问题）无法体现。

惊云行雾

yjg314 发表于 2015-8-29 22:39
采用ADAMS做原地转向本身就不太合适，模型本身的问题和当前的理论限制都是大问题，进行原地转向分析首先 ...

那原地转向这块怎么处理呢。

windfly522

顶起来，继续讨论啊

月下倚栏人

发现转向确实有问题