CarSim仿真快速入门(一)
CarSim仿真快速入门(二)3
CarSim仿真快速入门(三)
CarSim仿真快速入门(四)—Run Contro
CarSim仿真快速入门(五)—The Procedures
CarSim仿真快速入门(六)—VS Events
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正如名称“ CarSim”所暗示的那样，要仿真的车辆通常是带有四轮的乘用车，轻型卡车或多功能车。拖车车辆还可能包括带有一个，两个或三个车轴的拖车。本文档介绍了车辆界面，这些界面提供了有关簧载质量的尺寸和重量信息以及用于组装车辆其他零件的数据集。还列出了描述整个车辆运动的输出变量，以及与簧载质量运动相关的变量。
一、车辆界面总览
在“Run Control”界面中指定车辆时，通常可以从两个车辆界面之一链接到数据集：
1. Vehicle:Assembly—车辆是定义主要系统和组件的数据集的集合。该界面定义的车辆被认为处于设计负荷状态（有时称为路缘条件）.2. Vehicle with Loads,Sensors, Trailer, etc. — 机动车辆（来自“Vehicle: Assembly”库）也可能包括其他质量（即有效载荷），虚拟传感器（ADAS和运动传感器）和拖车。可以通过更改一些链接来更改装载条件或传感器位置，而无需对核心车辆描述进行任何更改。3. Trailers — 使用类似于“Vehicle:Assembly”界面的三个界面之一来组装具有一，二或三轴的拖车。4. Vehicle: Sprung Mass — 设置有关主车簧载质量的尺寸和重量信息。5. Vehicle: Trailer SprungMass —设置有关拖车簧载质量的尺寸和重量信息。6. Vehicle: Sprung Mass (fromWhole Vehicle) —另一个界面可以使用整个车辆的测量值来设置尺寸和重量信息。
二、车辆组装界面
图1显示了“Vehicle: Assembly”界面，在该界面上组装了汽车或其他四轮机动车的组件和系统。
图1：车辆：装配界面
①链接到“Vehicle: Sprung Mass”或“Vehicle: Sprung Mass (from Whole Vehicle)”数据集，该数据集定义了簧载质量车体的属性。②链接到以下两个Aerodynamics数据集之一：Basic, 和 Pitch, Bounce, Yaw。③链接到动画数据集。这通常是来自“ Animator：Vehiclesand Sensor Targets”库中的数据集，但也可以是为动画定义簧载质量形状的任何数据集。如果链接的数据集具有关联的图像，则在建立链接时该图像将自动显示在此界面⑫上。④用于指定动力总成类型的下拉列表（关键字= OPT_PT）。选择的选项确定了显示在下面的控件的类型。
1. 如果选项为“Powertrain:Speed control (min. powertrain)”，则显示两个数据字段（图2）。该选项支持内置的闭环速度控制器，但不支持开环油门控制。
第一个数据区域是传递到后轮的驱动扭矩（来自速度控制器）的比率（关键字= R_REAR_DRIVE_SC）。0表示简单的前轮驱动，1表示简单的后轮驱动，0.5表示简单的四轮驱动。第二个数据区域是速度控制器使用的功率极限（关键字= PMAX_SC）。速度控制器使用比例积分控制来尝试匹配目标速度。监控传递到车轮的动力，不允许超过该限制。选择此选项后，命令INSTALL_SPEED_CONTROLLER将自动写入数据集的Parsfile中。两个参数R_REAR_DRIVE_SC和PMAX_SC写入动力总成部分的Echo文件中。当仿真测试不需要详细的动力总成特性时，最小动力总成选项旨在简化车辆数据集的创建。闭环速度控制器确定跟随目标速度所需的驱动扭矩，并根据总扭矩的指定比例将扭矩施加到车轴上。最小的动力总成仿真了每个驱动轴上的自由差速器。如果驱动轮从地面上抬起（例如正弦颠簸路线），则动力会在空中传递给车轮，从而导致该车轮高速旋转。地面上车轮的动力将减少，可能会限制整个车辆的速度。如果选择了可以使车轮升离地面的动作，则必须使用详细的动力总成模型之一才能为地面上的车轮提供动力2. 如果动力总成是Front-wheel drive，则会显示到动力总成：Powertrain: Front-wheel Drive数据集的链接。3. 如果动力总成是Rear-wheeldrive，则会显示到动力总成：Powertrain: Rear-wheel Drive数据集的链接。4. 如果动力总成是4-wheeldrive，则会显示到动力总成：Powertrain:4-wheelDrive数据集的链接。5. 如果动力总成是AVL Cruise Driveline，则会显示到动力总成：P AVL CruiseDriveline 数据集的链接。
⑤复选框Alwaysinstallspeedcontrollerforthisvehicle。选中后，命令INSTALL_SPEED_CONTROLLER将自动写入数据集的Parsfile中。
在大多数情况下，速度控制器是通过链接到SpeedController数据集或在“Run Control”或“Procedure”界面上指定目标速度来自动安装的。但是，在某些情况下，仿真将从将油门设置为开环模式开始，然后通过触发VS事件切换到使用速度控制。在仿真开始后无法安装速度控制器（它会在数学模型中安装微分方程式），因此可以使用此复选框来确保在仿真此车辆时速度控制器始终可用。⑥链接Brakes: Four-WheelSystem数据集。⑧复选框以显示更多自定义设置控件。选中后，将显示一个黄色字段和一些其他链接（图3）。这是用于指定模型扩展参数或动画信息的位置。
图3.选中Custom settings框时显示的控件
⑨其它项车辆链接。这没有预定义的目的，但可以链接到指定用于模型扩展的参数或动画信息的数据集。来自此链接的数据适用于簧载质量或整个车辆。除非选中“Custom settings”框⑦，否则它是不可见的。⑩其它项悬架链接。它们没有预定义的用途，但可以链接到指定用于模型扩展的参数或动画信息的数据集。这两个链接中的数据应用于前悬架或后悬架，如其在界面上的位置所示。除非选中“Custom settings ⑦”框，否则这些控件是不可见的.⑪3x1 image scale 复选框。如果车辆图像看起来失真，请尝试选中或取消选中此框以改善外观。⑫车辆的图像。当用户更改到动画数据集③的链接时，此处显示该数据集的关联图像。用户还可以通过在图像上单击鼠标左键以显示选项的下拉列表来指定备用图像。⑬用于选择中止数据类型的下拉列表。前悬架有四个选择（图4），后悬架有六个选择（图5）。
图4.前悬架的选项
图5.后悬架的选项
水平分隔线上方的选项提供了指向数据集的链接，这些数据集具有通用/独立悬架，实心轴悬架以及在后悬架情况下为扭梁悬架的完整说明。在任何这些情况下，下面的链接都连接到适当的运动学库：Suspension: IndependentSystem Kinematics, Suspension: Solid Axle System Kinematics, or Suspension: Twist Beam System Kinematics。第二链路用于匹配顺应性和弹簧数据集⑮下方示出。。水平分隔线下方的选项提供了到旧库的链接，其中包含简单的悬挂说明，每个描述都不支持所有悬挂模型选项。在这些情况下，单独的弹性学特性数据的链接⑮将隐藏。⑭链接到悬架运动学数据集。链接选项取决于对悬挂类型和详细程度⑮的选择。它要么是运动学数据的链接，要么是包含悬浮运动学和弹性学的简化悬架数据集的链接。⑮链接到上述所选中⑬类型的弹性学数据集。如果为简化的悬架界面设置了下拉列表，则该链接被隐藏。⑯用于指定用于此车辆的轮胎数据集的下拉列表（图6）。
图6.链接到轮胎数据集的选项
根据选择，将显示一个轮胎数据集（适用于所有四个车轮），两个数据集（每个适用于车轴两侧），四个数据集或一个最多包含四个轮胎的八个双轮胎的数据集的链接，使用适用于Tires for Any Vehicle Unit数据库。
三、拖车界面
三个界面可与单轴，两轴，或三车轴组装拖车的主要系统和部件。这些是：
Vehicle: Trailer with 1 Axle (图7)
Vehicle: Trailer with 2Axles (图8)
Vehicle: Trailer with 3Axles (图9)
这些界面定义的挂车被认为处于空载状态，通常称为路缘条件或设计载荷状态。通过链接到VehiclewithLoads,Sensors, Trailers等界面的车辆上的有效载荷，可以在拖车的弹簧上增加或减去额外的质量和惯性。
图 7: 车辆：带1个车轴界面的拖车
图8 车辆：带2个车轴界面的拖车
图9 车辆：带3个车轴界面的拖车
对于所有拖车界面设置Settings for All Trailer Screens
三个拖车界面设置几乎与上一节中描述的“Vehicle: Assembly”界面的设置相同。主要区别在于：1.“Vehicle: Assembly”界面上有动力总成和转向的链接，并可能有一个用于安装速度控制器的复选框；拖车不存在这些。2.每个拖车界面都包含一个传统的选项，包含挂钩数据④。包括此选项以支持导入以这种方式定义的数据的旧数据集。包含挂钩属性的最佳位置是在主控单位的“Vehicle: Sprung Mass”界面上。3.每个挂车界面都有一个或多个链接，这些链接指向适合于挂车轴数的制动数据集⑥。4.具有Vehicle: Trailer with 2Axles 和Vehicle: Trailer with 3 Axles界面具有数据集，以支持车轴(⑱，⑲，⑳)之间的负载分配。
串联和Tridem负载共享
可以指定带有两个或三个车轴的拖车，以与相邻的一个或多个车轴分担部分车轴动载荷。轮轴之间分担负载的机制减少了每个轮轴上的总动负荷，从而使每个轮轴的结构技术要求低于单独悬挂时的结构技术要求，并减少了公路和桥梁的峰值动负荷。当一对相邻的轴共享负载时，它们称为串联悬架。三个分担负载的车轴通常称为Tridem负载分担可以通过许多不同的机制来实现，但是通常采用一对相邻轴的板簧的负载端之间的杠杆形式，或者通过空气弹簧的管路来实现，以使它们共享相同的空气量并因此共享压力。要确定一对车轴是否具有负载分担能力，请检查所用车辆配置的车辆代码。如果表示悬架类型的字母（对于实心轴为S，对于独立轴为I）由下划线字符（“_”）分隔，则它们不能分担负载（例如S_S）。如果写入时没有分隔（SSS，如2轴导向单元和3轴拖车的S_S + SSS），则它们可以分担负载。
动态载荷共享
“动态载荷传递系数”⑱描述了串联中一个轴上的载荷比例，该载荷从该轴传递到串联中的另一个轴。当轴在负载下移动时，其弹簧被未转移的一部分负载加上另一根轴传递给其的一部分负载压缩。为了在一次串联中实现理想的负载分配，使用了一半（0.5）的系数。这意味着前桥的一半动载荷分配到后桥，而后桥的一半动载荷分配到前桥，从而导致动载荷的平均分配。负载传递系数为零表示这对车轴没有负载分配机制。
CarSim Tridem悬架被建模为两个串联悬架，其中第一个串联的后桥也是后面的串联的前桥。因此，用于表征一个特性的参数与用于特性的参数相同。
对于Tridem而言，情况稍微复杂一些。显然，为了实现完美的负载分配，每个车轴必须将其动态负载的三分之二转移到另一个车轴上。两根轴（前导轴，中间轴或中间轴和尾随轴）之间的负载分担对称性可能意味着，中轴应将三分之二转移到前轴上，再转移三分之二到后轴上，或超过其的100％加载。情况并非如此，如下所示。一个三轴悬架的中轴将负载分配给两个其他轴上的每个轴，这与两个负载均分tandems的负载均分参数成比例。从中轴FL传递到主轴的载荷的比例为：
其中是RL第一个串联（前桥和中间轴）的负载分担参数，RT是第二个串联（中桥和后轴）的负载分担参数。 从中轴FT传递到后轴的负载比例为：
Tandem 和 Tridem 参数
串联悬架的另一根轴共享的弹簧负载比（关键字= R_TANDEM）。值0.0表示每个车轴都是独立的，没有负载分配。
对于串联组，值为0.5意味着存在理想的负载分配，因此每个轴上的弹簧将始终具有相同的值。0到0.5之间的值提供了部分负载分担.
对于tridem组，将这些值设置为2/3（图9），可以实现理想的负载分配。0到2/3之间的值可提供部分负载分担。
确定由于施加的车轮旋转扭矩My（关键字= CFZ_MY_TAND）而引起的串联悬架负载传递的系数。这是传递到串联的前桥的负载除以串联的所有四个车轮的总旋转扭矩。正号表示制动过程中前轴负载减小（制动扭矩为负力矩）。此区域用于退出2-车轴和3-轴挂车。在额定负载条件下（关键字= R_TAND_TRAIL_STATIC），串联后轴弹簧承受的串联静态载荷的分数。通常，这是0.5。此选项仅适用于2轴拖车（图8）。
四、具有负载、感知及拖车的车辆界面
图10显示了Vehiclewith Loads, Sensors, Trailer, etc界面，其中包括向车辆添加有效载荷，ADAS和运动传感器以及其他模型扩展的规定。用户还可以添加一个挂在机动车上的单轴，两轴或三轴拖车。
图10：没有拖车时带有负载，传感器，拖车等的车辆界面
此界面具有用于示出作为如在前面部分中描述的车辆的类型的视觉指示器的图像相同的控制（⑪,⑫）。①链接到“Vehicle: Assembly”数据集。此处显示的车辆类型（在图中为Ind_SA）用于确定VS规划求解（carsim_32.dll）中的那些模块应用于进行仿真运行。当链接的Vehicle：Assembly数据集具有关联的图像时，进行链接时将在此处显示该图像⑫。②链接到添加了有效载荷，ADAS和运动传感器，模型扩展以及打算链接到牵引车辆的其他数据的其他数据集的链接。③拖车复选框。如果未选中，则仿真将在没有拖车的情况下运行，并且所有可见设置仅适用于四轮机动车。选中后（图11），其他链接可用于指定拖车④，其有效载荷，ADAS和运动传感器以及其他项目。
图11：带有负载，传感器，拖车等的车辆界面，带有两个有效载荷的拖车
④Separate trailer image复选框. 选中此框后，牵引车辆的图像将缩小，并显示链接的拖车数据集的第二个图像。在这种情况下，不会显示3x1图像样式复选框。⑤增加拖车链接:Vehicle:Trailerwith1Axle,Vehicle:Trailerwith2Axles,或Vehicle: Trailer with 3Axles.⑥链接到其他数据集，这些数据集将有效载荷添加到拖车的簧载质量，ADAS和运动传感器，模型扩展或打算与拖车组的其他数据中。
簧上质量参数定义
三个界面 — Vehicle: Sprung Mass, Vehicle: Sprung Mass (from Whole Vehicle),and Vehicle: Trailer Sprung Mass —用于指定汽车或牵引拖车的主要尺寸和重量属性。在所有情况下，车辆的性能都是针对空载配置定义的，有时称为设计负载条件或路缘条件。
这些界面上的数据主要用于三个目的：
2. 其他界面上的属性取决于此界面上负载的数据等属性的定义。3.弹簧质量坐标系用于定义车辆模型中其他点的位置。
悬架运动学，零抖动和轮心高度
悬架运动与称为跳动的垂直运动有关，该运动为多种形式的非线性悬架运动学数据提供了参考。这些包括横向运动，纵向运动，外倾角和前束角。特别是，零跳动的定义对于正确使用此数据至关重要。CarSim数学模型在设计负载条件下支持跳动的两种定义：Define jounce from springdata 和 Jounceat design load.
Definejouncefromspringdata.选择此选项时，在设计载荷条件下的跳动定义为弹簧表中的跳动，该跳动对应于在设计载荷条件下支撑弹簧质量所需的弹力。此选项将跳动定义链接到弹簧数据集。
Jounce at design load. 选择此选项后，当车辆处于设计载荷条件下时，将使用数据字段指定悬架跳动位置。此选项将跳动定义链接到簧载质量属性。
图14显示了前弹簧和后弹簧处于平衡状态以支撑弹簧质量时，车轮中心的位置，并且侧倾角和俯仰角定义为零度。在特定的仿真中，轮心的高度将取决于道路的几何形状，轮胎的尺寸和特性以及是否存在其他载荷。但是，该界面包含了定义零俯仰，零侧倾和悬架抖动的概念所需的所有信息。
坐标系
使用固定在簧上质量中的坐标系中的X，Y和Z坐标指定有效载荷，传感器和各种参考点。轴的方向和弹簧质量坐标系的原点位置是为在“弹簧质量”界面上显示的位置中的车辆专门定义的（图14）。在这种情况下，Z轴平行于重力指向上方，X轴指向前方，Y轴指向左侧。通常，簧载质量的纵向中心线沿簧载质量坐标系的X轴。该界面表示的弹簧质量状态定义了CarSim中的设计载荷条件。由于有效载荷和空气动力效应而引起的负载变化可能会使轴倾斜并使原点相对于地面向上或向下移动。此外，前后轮胎尺寸不同或轮胎压缩的影响也会使簧载质量及其轴倾斜。
空气动力学
三个力和三个力矩定义了对簧上质量的空气动力学影响。力作用于弹簧质量中一个称为空气动力学参考点的点，该点由弹簧质量坐标系中的X，Y和Z坐标定义（请参见Libraries -> Aerodynamics）。如果更改了轴距，则应相应地调整空气动力学参考点的位置（根据SAE惯例，轴距的一半）。
框架扭转
与悬架侧倾刚度相比，某些车辆的底盘扭转刚度低。底盘扭转会影响每个轴的相对侧倾以及轴之间的载荷传递分布。底盘响应悬架力，动力总成扭矩和挂车挂钩的侧倾力矩（如果存在）而扭转。2.节点的纵向和纵向坐标，描述了沿框架长度的扭转刚度分布4.底盘上动力总成扭矩反应位置的坐标。对于独立的悬架驱动桥，动力总成扭矩无效。用于测量机箱刚度的点必须侧向前后等距，纵向左右等距，如图12所示的矩形。如果在这种配置下无法将设备连接到机箱，则可以提供适当的间距以安装固定装置。数据集中报告的刚度应基于在这些点处应用的偏转角和力矩。为了数值稳定，需要一个阻尼值，但实际值对大多数操纵动作影响很小。
节点的X坐标可以通过在倾斜底盘的四个测量点上测量的垂直载荷来检测。例如，当机箱向左倾斜（导致负载从右向左转移）时，如图13所示，在两个前测量点上测得的负载转移为ΔFf，而在两个前测量点上测得的负载转移后方测量点为∆Fr。
图12.与框架扭曲相关的矩形几何形状
图13.框架扭曲导致的前后载荷传递
Xnode = L · ∆Fr / (∆Ff + ∆Fr)
如果我们要捕捉的唯一效果是静态扭转，则扭转效应可以简单地描述为两个纵向“轨道”之间的力矩。（本身片刻不与任何点关联，而仅与2个物体和一个方向关联。）对于车辆动力学，特别是极限性能，我们还需要将柔顺性分配到每个车轴。节点的X坐标确定了这一点。（位于前轴后轴距60％的节点将60％的底盘扭转柔度分配给前轴。）我们还想获得横向加速度载荷和底盘扭转之间的耦合效应。底盘会因各轴输入的力矩而发生扭转，但由于弹簧中的质量和刚度分布，底盘也可能是其中的一部分。节点的高度体现了此效果。发动机的有效安装位置可以类似地通过将驱动轴锁定到变速箱（将自动变速箱置于“驻车”位置）并施加力矩来确定。然后，用户可以测量载荷传递并应用上述公式。生成许多输出变量来描述框架扭曲分量的行为并用于动画中（表1）.
表1.涉及框架扭曲的输出变量
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短名称
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单位
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长名称
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类型
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AA_Tor
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deg/s2
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围绕X轴的底盘扭转加速度
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角加速度
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AV_Tor
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deg/s
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底盘绕X轴的扭曲率
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角速度
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A_Tor
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deg
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底盘绕X轴的扭转角（扭转）
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角度
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A_Warp
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deg
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底盘绕Y轴的扭转角（翘曲变形）
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角度
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RolT_A1
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deg
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轴1相对于扭曲的底盘滚动
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角度
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RolR_A1r
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deg/s
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轴1相对滚动率，相对于扭曲的底盘
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角速度
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XFrL_1
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m
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全局X坐标。节点左侧的“框架导轨”
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全局坐标系X坐标轴
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XFrR_1
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m
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全局X坐标。节点右侧的“框架导轨”
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全局坐标系X坐标轴
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YFrL_1
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m
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全局Y坐标。节点左侧的“框架导轨”
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全局坐标系Y坐标轴
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YFrR_1
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m
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全局Y坐标。节点右侧的“框架导轨”
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全局坐标系Y坐标轴
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ZFrL_1
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m
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全局Z坐标。节点左侧的“框架导轨”
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全局坐标系Z坐标轴
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ZFrR_1
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m
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全局Z坐标。节点右侧的“框架导轨”
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全局坐标系Z坐标轴
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PchFrL_1
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deg
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左“框架轨道”的欧拉俯仰角
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Angle
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PchFrR_1
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deg
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右“框架轨道”的欧拉俯仰角
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Angle
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RolFrL_1
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deg
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左“框架轨道”的欧拉侧倾角
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Angle
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RolFrR_1
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deg
|
右“框架轨道”的欧拉侧倾角
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Angle
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YawFrL_1
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deg
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左“框架轨道”的欧拉横摆角
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Angle
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YawFrR_1
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deg
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右“框架轨道”的欧拉横摆角
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Angle
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框架扭曲瞬态特性
挂车挂钩特性包括部件在前车和后车上的综合作用。挂车处的力矩通常通过拖车来测量。由于框架扭曲而引起的挠曲发生在挂钩的两侧（两个单位），因此必须选择一种惯例来定义挂钩角度。在CarSim中，无论是否带有框架扭曲，挂钩角度都定义为挂钩两侧的两个单元的刚体角度之差。对于框架扭转模型中的牵引侧倾，这是两个单元各自扭转节点的纵向位置的侧倾角之差.
五、车辆簧载质量界面
图14显示了带有以下描述的控件的Vehicle：Sprung Mass界面。对于具有拖车的模型，即由VS数学模型中使用该界面上的参数被索引到第一车辆; 之前对于该界面的Parsfile由VS求解器扫描的系统参数IUNIT被分配到1。
图 14: Vehicle: SprungMass 界面① 动画参考高度（关键字= Z_LENGTH）。动画调整形状信息的大小以匹配车辆尺寸。此尺寸用于拉伸或缩小用于车辆弹簧的形状的垂直比例。② 动画参考宽度（关键字= Y_LENGTH）。动画调整形状信息的大小以匹配车辆尺寸。此尺寸用于拉伸或收缩用于车辆弹簧的形状的宽度。③在零负载和俯仰的情况，且在设计载荷条件下，车轮旋转轴的高度高于弹簧重心起点（数据库关键字= * HWC_LF，* HWC_RF，* HWC_LR，* HWC_RR；求解器关键字= H_WC）。这些定义了车轮相对于簧载质量的位置与用于定义非线性悬架运动学影响跳动之间的关系。它们还确定弹簧悬挂质量相对于动画中的车轮的位置。在此界面上指定的值会覆盖在悬架界面上显示的值，在此处出现这些值是为了与该软件的早期版本的数据集向后兼容。如果此处未指定车轮中心高度，则使用悬架界面中的值.
这四个参数分别索引为系统参数IAXLE的当前值所指示的车轴号和系统参数ISIDE的当前值所指示的侧标（1 =左，2 =右）。
④从簧载质量坐标系原点到（未装载的）质量中心的距离（关键字= LX_CG_SU）。该参数和轴距确定在设计载荷条件下前悬架和后悬架支撑的质量。⑤重心的横向坐标（关键字= Y_CG_SU）。尽管通常为零，但如果车辆不是横向对称的，则可以将其设为非零值。正值表示质心位于车辆的左侧。⑥重心（未载重）在原点上方的高度（关键字= H_CG_SU）。⑦复选框以显示挂钩点定义黄色字段，并显示蓝色链接以包括挂钩数据。⑧挂钩中心的横向坐标（关键字= Y_H）。通常为零，可以给它一个非零值，以表示横向偏移挂钩。正值表示挂钩点位于车辆的左侧。⑨搭接质量起点上方的脱钩高度（关键字= H_H）。⑩轴距，定义为车辆处于设计载荷状态（关键字= LX_AXLE）时前后轮中心之间的距离。使用系统参数IAXLE将该参数分配给轴2。数学模型使用轴1的类似参数，该参数会自动设置为0，但在其它项中将其设置为非零值可以覆盖该参数。黄色领域，在Echo文件中搜索关键字LX_AXLE以检查车轴和车辆单位的索引编制，例如，在没有挂车的情况下，LX_AXLE（1）查找车辆的第一车轴; LX_AXLE（1,1）用于链接挂车时的引导单元的第一根车轴。该值也传递到动画（关键字= X_LENGTH），以确定簧载质量部分的纵向尺寸。⑪前轴到挂钩的距离（关键字= LXH）。起点是挂钩的枢轴。关于引导单位的“弹簧质量”界面上的连接点定义，数学模型不会分别使用这些X，Y和Z坐标，除非将拖车链接到运行的引导单位。这意味着，如果我们在Echo文件中查找不包含拖车的运行，则将不会写入“挂钩”部分，也不会写入挂钩坐标。⑫簧载质量（关键字= M_SU）。这是设计负载配置下的车辆质量，不包括与车轮，车轴和运动的悬架零件相关的未悬挂质量。⑬空载弹簧的力矩和惯性积。力矩和乘积都是围绕弹簧质量的质心进行的，并且基于车辆轴系，其中，当车辆在静止状态下静止时，X轴（纵向）和Y轴（横向）与地面平行。平面，Z轴（垂直）指向上方，与重力矢量平行。滚动惯性矩（IXX_SU），俯仰（IYY_SU）和横摆（IZZ_SU）可以直接在这些关键字中输入。或者，可以使用回转半径来计算它们。惯性乘积（也围绕弹簧质量的质心）定义为体积积分的负数。例如，XZ惯性积的定义是：
当弹簧质量的主轴X轴向下倾斜（向前看）时，乘积为正。该值必须直接输入，因为没有内置的工具可以计算出来。⑭EditRadiiofGyration选择框.选中此框，可以编辑三个具有X，Y和Z旋转半径的数⑮，以代替输入惯性矩。选中该框时，惯性矩字段将被锁定，并且其中的显示值将根据对回转半径和质量半径的更改而更新。取消选中时，将启用惯性矩字段进行编辑，并且锁定旋转半径，以显示根据质量和惯性计算的值。⑮Radiiof gyration（不是参数）。有时无法获得Ixx，Iyy和Izz的测量值，但可以估算Rx，Ry和Rz。选中“Edit Radii ofGyration”复选框时，将使用以下公式计算相应的惯性矩。
如果没有相应的惯性矩但可以估算出相应的半径，请使用这三个半径中的任何一个。我们可以考虑以下估计：
Rx 大概是车辆长度的三分之一
Ry大概是轮距的一半
Rz 大概是轮距的一半
用于启用可选模型函数的下拉列表。选择的选项确定直接显示在其下方的控件的类型。
如果Basic 被选择, 车辆模型将簧载质量视为单个刚体.
如果选择了FrameTorsionalFlexibility，则车辆模型会包括框架扭曲的影响，并显示柔韧性参数（图16）。这些控件（如下所述。）
图16：框架扭转柔性参数
3. 如果选择了Engine Mount，则车辆模型将包括一个单独的发动机刚性体，并将其连接到主弹簧上。在这种情况下，将显示指向“Engine Mounts: Engine Mass and Geometry”数据集链接。
⑰箱体上用于测量刚度的点之间的距离，以毫米为单位（关键字=L_FRAME，W_FRAME）。⑱扭转节点点位于弹簧质量坐标系原点后面的距离，以毫米为单位。该节点是在自由边界条件下激发底盘扭转模式时不会偏转的线。（关键字= X_NODE）⑲第一个扭转模式的节点线的弹力质量原点上方的高度，以毫米为单位。该节点是在自由边界条件下激发底盘扭转模式时不挠曲的线，单位为mm（关键字= H_NODE）。⑳有效发动机安装点位于弹簧质量坐标系原点后面的距离，以毫米为单位（关键字= X_ENG）。该点应反映纵向发动机对弹簧上的质量产生反作用的位置。请注意，这仅适用于由动力总成驱动的实心轴。
底盘绕纵轴的扭转刚度，以Nm / deg为单位（关键字=K_FRAME）。
底盘绕纵轴的扭转阻尼，单位为Nm / deg / sec（关键字=C_FRAME）.
六、挂车簧上质量界面
图17显示了用于确定空载的挂车簧载质量（即没有有效载荷）的Vehicle: Trailer Sprung Mass 界面。它具有与牵引车辆界面相同的参数；请参阅前面的部分以了解其定义。
除了定义设计载荷条件外，簧载质量坐标系还用于定义车辆模型中各点的位置。如界面上所示，将拖车的簧上质量坐标系的原点指定为悬挂点下方的距离⑧ 。
图17.车辆：挂车簧载质量界面
如果拖车与没有框架扭曲的牵引车一起使用，则忽略与框架扭曲有关的参数。在此界面上使用一个复选框⑮（而不是在其他簧载质量界面上的下拉控件）来显示/隐藏框架扭曲参数。VS数学模型使用的此界面上的参数将索引到第二个车辆单元。在带有载重，传感器，拖车等Vehicle with Loads, Sensors, Trailer, etc.车辆的库中的parsfile中，系统参数IUNIT设置为2。这确保了当VS Solver扫描拖车的parsfile时，parsfile中包含的数据将应用于车辆单元 2。
七、车辆簧载质量（来自整车）界面
图18显示了“Vehicle: Sprung Mass (fromWhole Vehicle)”界面，该界面用于基于测量的整车特性来定义机动车辆弹簧的尺寸和重量特性。该界面提供了Vehicle: Sprung Mass界面的替代方法，用于定义空载条件下车辆的弹簧质量属性
图18：车辆簧载质量（来自整车）界面
在此界面上输入的未悬挂质量特性表示已测量的安装在车辆上的零件，并且仅由CarSim用于计算悬挂质量特性。数学模型不使用它们来表示仿真运行中车辆的悬架特性；数学模型使用的悬挂运动学和依从性数据是在悬挂界面上输入的。由于CarSim数学模型将仅使用Vehicle: Sprung Mass (fromWhole Vehicle)”界面中的弹簧质量属性，因此便于定义悬架与已安装在测量车辆上的悬架不同的车辆。
工程图上的尺寸（①-⑩）与高级设置（⑮-
）相同，与前几节中所述相同。下面介绍此屏幕的唯一设置。
23 在每个轮胎下测得的重量。这些用于计算被测车辆的质心的横向和纵向位置，以及其总质量。
24 下拉列表指示存在非独立悬架。基于此选择，将显示或隐藏字段的轴横摆/侧倾惯性值。可选择是否使用独立悬架，仅后轴或前后轴是非独立悬架的情况。
25 前和后悬架上的测量的车辆的非簧载质量。从整个车辆中除去这些质量以获得弹簧悬挂质量，并计算簧载质量体的质心位置及其惯性。
26 挂车被测车辆上前后悬架的宽度。这些尺寸用于计算簧载质量的质心位置及其惯性属性。
27 被测车辆前后悬架的旋转惯性。从整个车辆上去除这些惯性以获得簧上质量俯仰惯性。。
28 轮轴，车轮和轮胎（整个未悬挂的质量）沿滚动轴的质心的极惯性矩。横摆惯性矩也使用相同的数值。从整个车辆上去除这些惯性以获得弹簧质量惯性特性。
如下拉控件所示，仅在非独立悬架时才使用这些惯性24.
29 被测车辆的质量中心和弹簧质量的距离在车辆弹簧质量坐标系原点的后面。这些不是用户输入的，而是根据界面上的其他信息计算得出的；它们会根据其他界面数据自动更新。簧上质量CG纵向位置的尺寸（关键字= LX_CG_SU）传递给VS求解器。此处所测车辆的值仅作为参考。
30 被测车辆的质心和弹簧质量的横向坐标。正值表示该点位于车辆的左侧。这些不是用户输入的，而是根据界面上的其他信息计算得出的；它们会根据其他界面数据自动更新。簧上质量CG横向位置的尺寸（关键字= Y_CG_SU）传递给VS求解器。此处所测车辆的值仅作为参考。
31被测车辆的重心高度和车辆的簧载质量坐标系原点上方的簧载质量。被测车辆的尺寸用于在此界面上计算其他数据。代表车辆在其设计载荷条件下的簧载质量CG高度的尺寸（关键字= H_CG_SU）被传递给VS 求解器。
32 被测车辆及其簧载质量的总计算质量。簧载质量是在设计载荷条件下的车辆质量减去与车轮，轮轴和运动的悬架等零件相关的非簧载质量。簧载质量值（关键字= M_SU）被传递到VS求解器。整车的质量仅供参考。
33 被测车辆的力矩和惯性积，以及簧载质量的计算值。力矩和乘积都是围绕被测车辆的相应质心或弹簧的质量而获取的，并且基于车辆轴线系统，其中，当车辆行驶时，X轴（纵向）和Y轴（横向）与地面平行在静止的平面上，Z轴（垂直）指向上方，与重力矢量平行。
必须在这些字段中直接输入被测车辆的侧倾，俯仰和横摆的惯性矩以及惯性乘积。当更改其计算中涉及的值时，会自动计算簧载质量的力矩和惯性积。簧载质量属性传递到VS求解器。
八、车辆运动
车辆的运动作为涉及整个车辆，簧载质量和用户定义的运动传感器等提供的输出变量。自定义运动传感器的输出在单独的文档（Custom Forces and Motion Sensors）中进行了描述。本节描述了模型中内置的相关知识，以及基于它们的运动的输出。
车辆重心加速度
CarSim包含许多输出变量，这些输出变量适用于整个负载系统重心（CG）的运动（表2）。表中列出的变量都是从总CG点计算得出的，对于表征车辆响应至关重要。如果车辆包括拖车，则说明中的“vehicle”一词适用于牵引车。
表2.涉及车辆的即时系统CG输出变量
|
段名字
|
单位
|
长名字
|
类型
|
|
Ax
|
g
|
车辆纵向加速度
|
纵向加速度
|
|
Ax_Rd
|
g
|
参考路面的车辆纵向加速度
|
纵向加速度
|
|
Ay
|
g
|
车辆侧向加速度
|
侧向加速度
|
|
Ay_Rd
|
g
|
参考路面的车辆侧向加速度
|
侧向加速度
|
|
Az
|
g
|
车辆垂向加速度
|
垂向加速度
|
|
Az_Rd
|
g
|
参考路面的车辆垂向加速度
|
垂向加速度
|
|
Beta
|
deg
|
车辆侧偏角
|
角度
|
|
BetaR
|
deg/s
|
车辆侧偏角速度
|
角速度
|
|
BetaRd
|
deg
|
参考路面的车辆侧偏角
|
角度
|
|
BetaRdR
|
deg/s
|
参考路面的车辆侧偏角速度
|
角速度
|
|
Hcg_TM
|
mm
|
牵引车质心高度
|
高度（局部Z坐标）
|
|
LxcgTM
|
mm
|
牵引车质心纵向位置
|
纵向长度 (局部 -X坐标)
|
|
Vx
|
km/h
|
车辆纵向速度
|
纵向速度
|
|
Vxz_Fwd
|
km/h
|
XZ平面的纵向速度
|
纵向速度
|
|
Vx_Rd
|
km/h
|
参考路面的车辆纵向速度
|
纵向速度
|
|
Vy
|
km/h
|
车辆侧向速度
|
侧向速度
|
|
Vy_Rd
|
km/h
|
参考路面的车辆侧向速度
|
侧向速度
|
|
Vz
|
km/h
|
车辆垂向速度
|
垂向速度
|
|
Vz_Rd
|
km/h
|
参考路面的车辆垂向速度
|
垂向速度
|
|
Xcg_TM
|
m
|
牵引车质心处的X坐标
|
全局X坐标
|
|
Ycg_TM
|
m
|
牵引车质心处的Y坐标
|
全局Y坐标
|
|
YlcgTM
|
mm
|
牵引车质心处的局部Y坐标
|
局部Y坐标
|
|
Zcg_TM
|
m
|
牵引车质心处的Z坐标
|
全局Z坐标
|
总装载质量是车辆所有部分的质量之和，在仿真过程中是恒定的。但是，系统质心的三个局部坐标是动态的，并且可以在仿真过程中通过悬架运动进行变化。动态值可用作名称为Hcg_TM，Lxcg_TM和YlcgTM的输出变量。
由于该点相对于弹性质量坐标系移动，因此在物理测试中通常无法测量这些变量。当需要将仿真结果与物理测试结果进行比较时，应使用基于车辆零件中固定点的运动变量。
如果车辆包括挂车，则为其提供其他输出。它们具有相似的名称，但后缀2表示它们适用于单元2_即挂车。可以使用右下角的“View”按钮从“Run Control”界面生成和查看包含CarSim车辆的所有输出变量的电子表格。表2的内容是通过生成电子表格，对类别为“Chassismotion”的变量进行排序并将感兴趣的行从电子表格复制到用于创建此PDF文件的Microsoft Word文档中获得的。在Echo文件的Vehicle部分中，为每个仿真列出了模型的总体尺寸和重量信息（图19）。本部分显示了每个车辆单位M_TL的总质量的计算属性和CG的位置。列表中显示的局部坐标（112 – 115行）是三个输出变量的初始值，在仿真过程中它们可以动态变化。
图19.Echo文件，其中包含有关总车辆质量和CG位置的信息
簧载质量的运动
CarSim包含许多基于簧载质量运动的输出变量。如果有挂车，则还为挂车的弹簧质量提供变量。每个弹簧上有两个感兴趣的点：坐标系的原点和CG。CarSim支持静态载荷，可以将其添加到每个弹簧上。用输出变量定义运动的CG用于总的弹簧质量，包括所有附加的有效载荷。弹簧质量属性在“车辆”部分之后立即在Echo文件中列出（图20）。
图20.加载和卸载后的簧载质量的惯性
Echo文件列出了簧载质量界面（行128 – 137）上提供的与簧载质量惯性和CG位置相关的参数。这些参数关键字的后缀均为_SU，表示“空载质量”。如果使用带有负载，传感器，拖车等的车辆指定了有效载荷，则会计算等效参数并以后缀_SL显示（“弹簧质量，载”，请参见第140-149行）。簧载质量的运动速度和加速度包括两个点的坐标，满载簧载质量的CG和簧载质量坐标系的原点（表3）。还为弹簧悬挂的质量写入了方位角，角速度和角加速度（表4）。在该表中，角度指的是“车辆”。更具体地，它们指的是车辆的簧上质量。
表3.簧上质量原点和CG点运动的输出变量
|
短名称
|
单位
|
长名称
|
类型
|
|
Ax_SM
|
g
|
车辆SM 质心纵向加速度
|
纵向加速度
|
|
Ay_SM
|
g
|
车辆SM 质心侧向加速度
|
侧向加速度
|
|
Az_SM
|
g
|
车辆SM 质心垂向加速度
|
垂向加速度
|
|
GPSlongA
|
deg
|
GPS 绝对经度
|
GPS 经度
|
|
GPS_Altitude
|
m
|
GPS 经度(Zo + GPS_Ref_Alt)
|
GPS 经度
|
|
GPS_Lat
|
deg
|
GPS相对纬度
|
GPS 纬度
|
|
GPS_LatA
|
deg
|
GPS 绝对纬度
|
GPS 纬度
|
|
GPS_Long
|
deg
|
GPS 相对经度
|
GPS 经度
|
|
VxNf_SM
|
km/h
|
车辆 SM 质心 全局X方向速度
|
速度
|
|
Vxz_Fwd
|
km/h
|
XZ平面的纵向速度
|
纵向速度
|
|
Vx_SM
|
km/h
|
车辆 SM 质心纵向速度
|
纵向速度
|
|
VyNf_SM
|
km/h
|
车辆 SM 质心 全局Y方向速度
|
速度
|
|
Vy_SM
|
km/h
|
车辆 SM 质心纵向速度
|
侧向速度
|
|
Vz_SM
|
km/h
|
车辆 SM 质心垂向速度
|
垂向速度
|
|
Xcg_SM
|
m
|
簧载质量 质心X坐标
|
全局X坐标
|
|
Xo
|
m
|
车辆原点X坐标
|
全局X坐标
|
|
Ycg_SM
|
m
|
簧载质量 质心Y坐标
|
全局Y坐标
|
|
Yo
|
m
|
车辆原点Y坐标
|
全局Y坐标
|
|
Zcg_SM
|
m
|
簧载质量 质心Z坐标
|
全局Z坐标
|
|
Zo
|
m
|
车辆原点Z坐标
|
全局Z坐标
|
表4.簧载质量体的角运动的输出变量
|
短名称
|
单位
|
长名字
|
类别
|
|
AAx
|
rad/s2
|
车辆俯仰(固定车体)加速度
|
角加速度
|
|
AAy
|
rad/s2
|
车辆侧倾(固定车体)加速度
|
|
AAz
|
rad/s2
|
车辆横摆(固定车体)加速度
|
|
AA_P
|
rad/s2
|
车辆俯仰(欧拉)加速度
|
|
AA_R
|
rad/s2
|
车辆侧倾(欧拉)加速度
|
|
AA_Y
|
rad/s2
|
车辆横摆(欧拉)加速度
|
|
AVx
|
deg/s
|
车辆俯仰(固定车体)速度
|
角速度
|
|
AVy
|
deg/s
|
车辆侧倾(固定车体)速度
|
|
AVz
|
deg/s
|
车辆横摆(固定车体)速度
|
|
AV_P
|
deg/s
|
车辆俯仰(欧拉)速度
|
|
AV_R
|
deg/s
|
车辆侧倾(欧拉)速度
|
|
AV_Y
|
deg/s
|
车辆横摆(欧拉)速度
|
|
Pitch
|
deg
|
车辆侧倾角度
|
角度
|
|
PitchRd
|
deg
|
参考道路的侧倾角度
|
|
Roll
|
deg
|
车辆俯仰角度
|
|
Roll_E
|
deg
|
车辆俯仰(欧拉)
|
|
Roll_Rd
|
deg
|
参考道路的俯仰角度
|
|
Yaw
|
deg
|
车辆横摆角度
|
未经作者许可，禁止转载
