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车轮转向的第二个来源是悬架系统的运动学特性。无论是否存在转向命令，都会发生此转向。通常将其称为“转向平顺性”，“转向前束”，“侧倾转向量”或“侧倾转向角”。在这里，转向角按照传统习惯是指在轴上的两个车轮上以相反的符号进行转向运动。当两个车轮都转向车辆中心线时，这种作用称为转向角向内或正转向角。当两个车轮都转向远离车辆中心线时，这种影响称为转向角向外或负转向角。（请注意，两侧的转向幅度不必相等，即效果可能是不对称的。）
提供了几个次要选项。方向盘扭矩可以从扭矩表中读取，这些扭矩是转向轴（主销）扭矩的总和，或者可以根据系统运动学，增压（如果有），阻尼和磁滞来计算。可以链接表格以指定要添加的转向扭矩的附加分量作为速度的函数，以反映例如驻车操纵中表现出的较高扭矩。并且，“转向”的定义可以在如上所述的车辆坐标系中或围绕转向轴的旋转来引用。第二种选择很少使用，但是例如在通过测量围绕转向轴的角度的仪器获得的实验数据的情况下。
图1. Echo文件的Steering部分，其中列出了参数和名称可配置函数
图2.转向系统选择
表1.转向表库总结
库界面
跟关键字
描述
Steering: Parking Torque
MZ_PARKING_STEER
低速和停车扭矩
Steering: Parking Torque for 2 Wheels
Steering System: Compliance
STEER_COMP
转向角归因于主销力矩
Steering System: Gear Kinematics
GEAR_ROT ISHAFT_KIN
转向器输出旋转与输入旋转，中间轴输出旋转与输入旋转
Steering System: Rack Kinematics
RACK_TRAVEL ISHAFT_KIN
转向齿条位移与小齿轮旋转，中间轴输出
Steering: Power Assist Force
F_BOOST_R
旋转与输入旋转
Steering: Power Assist Torque
M_BOOST_G
助力施加于转向齿条
Steering System: Kinematics for One Wheel
STEER_KIN
助力扭矩施加到转向器（回流球）
Steering System: Kinematics for 2 Wheels (Recirc. Ball)
Steering System: Kinematics for 2
Wheels (Rack & Pinion)
RACK_KIN
车轮转向vs转向臂旋转
Steering System: Rear-Wheel Gain
R_STEER_SPEED
Steering Wheel Torque
M_SW
车轮转向vs齿条
转向柱惯性。它由从方向盘到小齿轮的圆柱部件组成，但不包括小齿轮.
转向柱摩擦。由于旋转摩擦始终与旋转方向相反的恒定转矩。当行进方向反向时，它需要一个参考角，该参考角代表所观察到的磁滞回线宽度的三分之一。
转向柱阻尼。与转向柱角速度成正比的扭矩，与旋转方向相反。
转向齿轮比。对于单比率机架组件，这通常表示为“C因子”。C因子是齿条在一整圈内齿条的横向位移。该关系在内部由一个表（可配置函数）表示，该表的输入为小齿轮旋转度，输出为毫米的齿条平移。在手动系统中，小齿轮角和方向盘角相同。
（可选）中间轴运动学。中间轴及其接头的几何形状导致输出角度超前或滞后于输入旋转，在此表示为输出旋转与输入旋转的关系表。
图3.手动齿轮齿条
6. 系统惯量。包括齿条，拉杆等质量的影响，表示为以小齿轮速度为索引的旋转惯性加上实际的小齿轮惯性。在齿轮系统的多体分析中，惯性和质量对单个零件运动的索引是常见的。将其视为小齿轮螺距半径上某一点的各种组件的质量可能会有所帮助.
7.齿条阻尼。与齿条的平移速度成比例的，与运动方向相反的力。
8.齿条摩擦。与词条的运动方向相反的恒定力。它需要一个参考长度，该长度代表方向相反时观察到的磁滞回线宽度的三分之一。
9.转向柔度。除了悬架系统的柔顺性外，转向系统还有助于提高柔顺性。悬架系统的合规性通常通过反力测试来衡量，以避免转向系统的影响。使用平行力的第二次测量包括转向和悬架柔度。从该总数中减去悬架效果，以获得转向系统的柔顺性。由于主销力矩的总和，它表示为每个车轮的转向。
10.运动学特性。这是随齿条平移而变化的车轮转向表。它包括拉杆和转向臂的几何形状。
11（可选）限制停止转向角。当通过转矩进行转向控制时，如果输入转矩超过反作用转矩，则可能会达到不切实际的转向角。这可能会导致不稳定或结果不正确。施加扭力弹簧来限制行程可以防止这种情况。当转向由输入角度控制时，它们是不必要的，应通过将其设置为零来禁用.
左舵系统和右舵系统的系统定义及其方程式相同。手动循环球系统组成是：
转向柱惯性。它由从轮到小齿轮的圆柱部件组成，但不包括小齿轮。
转向柱摩擦。由于旋转摩擦始终与旋转方向相反的恒定转矩。当行进方向反向时，它需要一个参考角，该参考角代表所观察到的磁滞回线宽度的三分之一。
转向柱阻尼。与转向柱角速度成正比的扭矩，与旋转方向相反.
图 4 手动循环球式
4.转向齿轮比。这是每度输出（转向连接杆臂）角度的输入（方向盘）角度。该关系在内部由表（可配置函数）表示，该表的输入为转向输入齿轮旋转度，输出为转向连接杆臂旋转度。在手动系统中，输入齿轮角和方向盘角相同。
5.（可选）中间轴运动学。中间轴及其接头的几何形状导致输出角度超前或滞后于输入旋转，在此表示为输出旋转与输入旋转的关系表。
6.系统惯量。包括继动杆，拉杆，转向连接杆臂，惰轮臂等的质量和惯性的影响，表示为与输入速度索引的旋转惯性，再加上实际的输入齿轮惯性。在齿轮系统的多体分析中，惯性和质量对单个零件运动的索引是常见的。
7.系统阻尼。施加到齿轮的扭矩与齿轮的角速度成正比，与运动方向相反。
8.系统摩擦。向机架施加与其运动方向相反的恒定扭矩。它需要一个参考长度，该参考长度大约代表当行进方向反转时所观察到的磁滞回线宽度的三分之一。
9.转向柔度。除了悬架系统的柔顺性外，转向系统还有助于提高柔顺性。悬架系统的合规性通常通过反力测试来衡量，以避免转向系统的影响。使用平行力的第二次测量包括转向和悬架柔度。从该总数中减去悬架效果，以获得转向系统的柔顺性。由于主销力矩的总和，它表示为每个车轮的转向.
10.运动学。这是随齿条平移而变化的车轮转向表。它包括拉杆和转向臂的几何形状。
11.（可选）转向角限制器停止。当通过转矩进行转向控制时，如果输入转矩超过反作用转矩，则可能会达到不切实际的转向角。这可能会导致不稳定或结果不正确。施加扭力弹簧来限制行程可以防止这种情况。当转向由输入角度控制时，它们是不必要的，应通过将其设置为零来禁用.
助力式齿轮齿条转向系统组成是：
转向柱惯性。它由从轮到小齿轮的圆柱部件组成，但不包括小齿轮。
转向柱摩擦。由于旋转摩擦始终与旋转方向相反的恒定转矩。当行进方向反向时，它需要一个参考角，该参考角代表所观察到的磁滞回线宽度的三分之一。
转向柱阻尼。与转向柱角速度成正比的扭矩，与旋转方向相反。
扭杆刚度。扭杆是在转向柱和小齿轮输入侧之间的扭力弹簧。通过允许圆柱和小齿轮的相对旋转，它用作扭矩传感器。旋转可以通过电子或光学方式进行测量，也可以控制液压助力系统中液压阀的位置。因为它是弹簧，所以挺杆的角度和转向柱的角度与手动系统中的不一样。齿条的运动是通过微分方程的积分来计算的，该方程涉及施加到齿条的所有力和系统惯量。
图5.齿轮齿条助力式转向系统
.转向齿轮比。对于单比率齿条组件，这通常表示为“C因子”。C因子是齿条在一整圈内齿条的横向位移。该关系在内部由一个表（可配置函数）表示，该表的输入为小齿轮旋转度，输出为毫米的齿条平移。在手动系统中，小齿轮角和方向盘角相同。在动力辅助系统中，小齿轮角是由齿条运动产生的，该齿条运动是通过微分方程的积分而得出的，该微分方程包括施加到齿条的所有力和系统惯量。
（可选）中间轴运动学。中间轴及其接头的几何形状导致输出角度超前或滞后于输入旋转，在此表示为输出旋转与输入旋转的关系表。当辅助施加到圆柱上时，扭杆的输出角是中间轴的输入，中间轴的输出是小齿轮的输入。当辅助装置施加到齿条时，中间轴的输出角是扭力杆的输入，扭力杆的输出是小齿轮的输入。
系统惯量。包括齿条，拉杆等质量的影响，表示为以小齿轮速度为索引的旋转惯性加上实际的小齿轮惯性。在齿轮系统的多体分析中，惯性和质量对单个零件运动的索引是常见的。将其视为小齿轮的螺距半径上某个点处各种组件的质量可能会有所帮助。
助力（助力）。这由施加到齿条的力（“齿条辅助”）或施加到小齿轮的转矩（“列辅助”）来实现，这由下拉控件为选择系统类型指定。提升水平来自一个表格（可配置函数），其中以扭力杆扭矩为输入，并且具有提升力（机架辅助）或增压扭矩（助力杆）作为其输出。为了避免数学模型中的数值刚度，并且为了仿真增压系统中的液压或电气延迟，采用了时间常数。时间常数应用于助力或转矩。
齿条阻尼。与齿条的平移速度成比例的，与运动方向相反的力。
齿条摩擦。与齿条的运动方向相反的恒定力。它需要一个参考长度，该参考长度表示当方向反转时观察到的磁滞回线宽度的三分之一。
转向柔度。除了悬架系统的柔顺性外，转向系统还有助于提高柔顺性。悬架系统的柔度通常通过反力测试来衡量，以避免转向系统的影响。使用平行力的第二次测量包括转向和悬架柔度。从该总数中减去悬架效果，以获得转向系统的柔顺性。由于主销力矩的总和，它表示为每个车轮的转向。
运动学。这是随齿条平移而变化的车轮转向表。它包括拉杆和转向臂的几何形状。
（可选）转向角限制器停止。当通过转矩进行转向控制时，如果输入转矩超过反作用转矩，则可能会达到不切实际的转向角。这可能会导致不稳定或结果不正确。施加扭力弹簧来限制行程可以防止这种情况。当转向由输入角度控制时，它们是不必要的，应通过将其设置为零来禁用.
在此系统中，由于扭杆在负载下会发生挠曲，因此圆柱的位置与小齿轮的位置不同。如果通过设置转向角来控制转向，例如通过开环控制或通过闭环路径跟随器（“驾驶员模型”）进行控制，则由于柱子受到约束，因此柱子没有自由度，因此更改柱子惯性不会产生任何影响。
1. 转向柱惯性。它由从轮到小齿轮的圆柱部件组成，但不包括小齿轮。
图 6 助力循环球式转向系统
2. 转向柱摩擦。由于旋转摩擦始终与旋转方向相反的恒定转矩。当行进方向反向时，它需要一个参考角，该参考角代表所观察到的磁滞回线宽度的三分之一。
3. 转向柱阻尼。与转向柱角速度成正比的扭矩，与旋转方向相反。
4. 扭杆刚度。扭杆是在转向柱和齿轮输入侧之间的扭力弹簧。通过允许圆柱和齿轮的相对旋转，它用作扭矩传感器。旋转可以通过电子或光学方式进行测量，也可以控制液压助力系统中液压阀的位置。由于它被实现为弹簧，因此转向输入齿轮的角度和转向柱的角度与手动系统中的角度不同。输出齿轮的运动是通过微分方程的积分来计算的，该方程包含了施加在齿轮和连杆上的所有力以及系统惯量。
5. 转向齿轮比。这是每度输出（转向横拉杆）角度的输入（方向盘）角度。该关系在内部由表（可配置函数）表示，该表的输入为转向输入齿轮旋转度，输出为转向横拉杆旋转度。在手动系统中，输入齿轮角和方向盘角相同。
6. （可选）中级轴运动学。中间轴及其接头的几何形状导致输出角度超前或滞后于输入旋转，在此表示为输出旋转与输入旋转的关系表。当对柱施加辅助时，扭杆的输出角度是中间轴的输入，中间轴的输出是转向器的输入。当辅助施加到齿轮时，中间轴的输出角被输入到扭杆，并且扭杆的输出被输入到转向齿轮。
7. 助力。这由施加到输出齿轮的扭矩（“齿轮辅助”）或施加到输入齿轮的扭矩（“转向柱助力”）来实现，这由用于选择系统类型的下拉控制指定。增压水平来自一个表格（可配置函数），其中扭力杆扭矩为输入，增压扭矩为输出。为了避免数学模型中的数值刚度，并且为了仿真增压系统中的液压或电气延迟，采用了时间常数。时间常数将应用于提升转矩。
8. 系统阻尼。施加到齿轮的扭矩与齿轮的角速度成正比，与运动方向相反。
9. 系统摩擦。向机架施加与其运动方向相反的恒定扭矩。它需要一个参考长度，该参考长度表示当方向反转时观察到的磁滞回线宽度的三分之一。
10. 转向柔度。除了悬架系统的柔顺性外，转向系统还有助于提高柔顺性。悬架系统的柔度通常通过反力测试来衡量，以避免转向系统的影响。使用平行力的第二次测量包括转向和悬架柔度。从该总数中减去悬架效果，以获得转向系统的柔顺性。由于主销力矩的总和，它表示为每个车轮的转向。
11. 运动学特性。这是随齿条平移而变化的车轮转向表。它包括拉杆和转向臂的几何形状。
12. （可选）转向角停止限制器。当通过转矩进行转向控制时，如果输入转矩超过反作用转矩，则可能会达到不切实际的转向角。这可能会导致不稳定或结果不正确。施加扭力弹簧来限制行程可以防止这种情况。当转向由输入角度控制时，它们是不必要的，应通过将其设置为零来禁用.
由方向盘角度控制的助力转向系统也为模型增加了一个自由度。在动力辅助系统中，圆柱运动和齿条（或齿轮）运动不是代数关联的。取而代之的是，在立柱和操舵装置输入之间引入弹簧（扭杆）。扭杆下方所有零件的运动（齿条或齿轮，车轮转向）是由于对复杂表达进行积分而产生的，涉及所有这些零件的质量和惯性以及施加在其上的所有力。但是，转向柱被限制为具有特定的转向角，因此其加速度是未知的，并且其惯性没有影响。方向盘的反馈扭矩包括扭杆处的扭矩（由输入齿轮的角度偏斜引起），转向柱迟滞和阻尼（使用向后差来获得角速度的估计值），但没有影响角加速度，这是未知的。在这种情况下，说输入（驾驶员模型或开环转向命令）具有无限扭矩，因为它只是将车轮从一个时间步移到另一个时间步.
转向轮扭矩
表2.转向系统顶层控件的导入变量
输入关键字
描述
IMP_DSTEER_SW
方向盘角速度
IMP_F_BOOST_EXT
转向齿条助推力（仅适用于内部转向模型）
IMP_M_BOOST_EXT
转向器助力扭矩（仅适用于内部转向模型）
IMP_M_TBAR_EXT
外部模型的转向柱反作用扭矩
IMP_STEER_SW
方向盘角度
IMP_STEER_T_IN
转向输入扭矩
表3.车轴1转向系统的导入变量
关键字
描述
IMP_DSTEER_CON_L1
外部模型的车轮L1和R1的转向器角速度
IMP_DSTEER_CON_R1
IMP_DSTEER_L1
转向系统导致的车轮L1和R1转向角速率（不进行平移/侧倾转向），来自外部模型
IMP_DSTEER_R1
IMP_DSTEER_RACK_CON_L1
外部型号的车轮L1和R1的转向齿条速度
IMP_DSTEER_RACK_CON_R1
IMP_F_TIEROD_L1
外部模型在车轮L1和R1的拉杆上的齿条上的作用力
IMP_F_TIEROD_R1
IMP_M_KP_L1
额外的主销扭矩在弹簧上反作用
IMP_M_KP_R1
IMP_M_TIEROD_L1
由于外部模型的车轮L1和R1的拉杆负载而在Pitman臂上产生的力矩
IMP_M_TIEROD_R1
IMP_R_STR_EXT_L1
带有外部转向模型的车轮L1的总转向比，由闭环转向控制器使用（驾驶员模型）
IMP_R_STR_EXT_R1
IMP_STEER_CON_L1
外部模型的车轮L1和R1的转向器输出角度（输入到非线性转向运动学表中）
IMP_STEER_CON_R1
IMP_STEER_L1
转向系统导致的车轮L1和R1转向角（非行驶/侧倾转向）来自外部模型
IMP_STEER_R1
IMP_STEER_RACK_CON_L1
外部模型的车轮L1和R1的转向齿条位置（输入到非线性转向运动学表）
IMP_STEER_RACK_CON_R1
更换转向器后，CarSim不会获得有关该齿轮的特性，其动力学特性，助力系统，摩擦，阻尼等信息。在外部模型中计算出的内容必须具有用户创建的导入变量，才能使用可视化工具，或以任何其他方式使用。表4列出了外部模型应提供的导入变量，表5列出了外部模型可能需要的输出变量。
表4.更换转向齿条/齿轮时要导入的变量
变量
描述
IMP_DSTEER_CON_(whl)
（whl）（L1，R1等）的齿轮输出速度
IMP_STEER_CON_(whl)
（whl）的齿轮输出角（L1，R1等）
IMP_DSTEER_RACK_CON_(whl)
（whl）（L1，R1等）的齿条的输出速度
IMP_STEER_RACK_CON_(whl)
（whl）（L1，R1等）齿条的输出位置
IMP_R_STR_EXT_(whl)
（whl）（L1，R1等）的瞬时总转向比
IMP_M_TBAR_EXT
齿轮到圆柱的反作用扭矩
表5.更换转向齿条/齿轮的输出变量
变量
描述
STEER_SW
方向盘（柱）角
STRAV_SW
方向盘（柱）角速度
F_Trd(whl)
在齿条的运动方向上对齿条施加的拉杆力或
M_Trd(whl)
在转向器输出端由于拉杆力而产生的力矩
选项3:更换整个系统，拉杆/转向臂动力学除外
表6.更换转向管柱和转向齿条/齿轮时要导入的变量
描述
描述
IMP_DSTEER_CON_(whl)
（whl）（L1，R1等）的齿轮输出速度
IMP_STEER_CON_(whl)
（whl）的齿轮输出角（L1，R1等）
IMP_DSTEER_RACK_CON_(whl)
（whl）（L1，R1等）的齿条的输出速度
IMP_STEER_RACK_CON_(whl)
（whl）的齿条的输出位置（L1，R1等）
IMP_R_STR_EXT_(whl)
（whl）（L1，R1等）的瞬时总转向比
IMP_STEER_T_IN
转向输入扭矩
表7.更换转向管柱和转向齿条/齿轮的输出变量
变量
描述
STEER_SW
方向盘角度（控制输入）
STRAV_SW
方向盘角速度（控制输入）
M_SW
转向扭矩输入（开环控制）
F_Trd(whl)
在齿条运动方向上对齿条施加的拉杆力或
M_Trd(whl)
在转向器输出端由于拉杆力而产生的力矩
表8.更换整个转向系统时要导入的变量
变量
描述
IMP_DSTEER_(whl)
转向速度（whl）（L1，R1等）
IMP_STEER_(whl)
转向角（whl）（L1，R1等）
IMP_R_STR_EXT_(whl)
（whl）（L1，R1等）的瞬时总转向比
IMP_STEER_T_IN
转向输入扭矩
表9.用于替换整个转向系统的输出变量
变量
描述
STEER_SW
方向盘角度
STRAV_SW
方向盘角速度
M_SW
转向扭矩输入（开环控制）
F_Trd(whl)
在齿条的运动方向上对齿条施加的拉杆力或
M_Trd(whl)
在转向器输出端由于拉杆力而产生的力矩
③转向柱阻尼（关键词 = D_COL）。应用于转向柱的粘性阻尼系数。
④转向柱滞后（关键字=HYS_COL）。转向柱滞后扭矩。这是在向左和向右转动方向盘时测量到的扭矩差值的二分之一，仅适用于转向柱部件。它代表了转向柱部件中的摩擦力。
⑤转向柱参考滞后角（关键词=BETA_COL）。当转向方向反转时，摩擦（滞后）力矩不会瞬间从一个极限跳转到另一个极限, 需要一定的位移量来实现过渡。一个名为β的参数定义了摩擦力矩实现这一过渡的速度。β有时被称为空间时间常数，出现在方程中，与一阶微分方程中的时间常数相同。但是，它是以位移（度）为单位，而不是以时间为单位。
β约为从一个极限转矩到另一个极限转矩变化的95%所需的角度的1/3。例如，如果需要1.5°才能覆盖95%的转矩滞后，那么Beta就是0.5°。
⑥下拉列表，用于选择方向盘处的扭矩计算方法（图8）。
图 8.在方向盘处计算扭矩的选项
⑦@中心的侧向偏移量(关键字=L_KPO)。车轮中心平面在中心轴之外的侧向距离。这个距离是沿着轮子的旋转轴取的。
⑧Kingpin倾斜度（关键字=A_KPI）。Kingpin轴倾角（转向轴倾角）相对于车辆的X-Z平面。转向轴的Kingpin角为正的转向轴向内倾，如界面上的图所示。
⑨X坐标@中心（关键字=X_KPO）。相对于车轮旋转轴的纵向位置。如果轮子中心点在主销的后方，则该坐标为正，如图中所示。
⑩ 倾斜角（关键字=A_CASTER）。从车辆的侧面看，Kingpin轴的倾斜度。如界面上的图所示，具有正向脚轮的转向轴向后方倾斜。
图 9. 前轮的转向类型
⑫用于指定转向齿轮的运动特性的控制装置。
图 7. 设置一个恒定的齿轮比（循环球）
图 8. 设置一个恒定的C系数（齿条和小齿轮）
⑬ 链接到数据集的链接，这些数据描述了在没有轮胎力的情况下方向盘的转向与转向器输出的关系。
⑭用于指定用于定义车轮转向角的轴的下拉列表（图9）。
图 9. 用于指定用于定义转向角的轴的选项
⑯转向器阻尼（关键字= D_GEAR）或转向齿条阻尼（关键字=D_RACK）。这是转向器的阻尼系数。对于循环球转向，该值基于转向臂的角速度。对于齿条齿轮系统，它基于齿条平移速度。
⑰转向器迟滞（关键字= HYS_GEAR）或转向齿条滞后（关键字=HYS_RACK）。转向器处的磁滞（摩擦）。这是左右转向时测得的扭矩（或齿条和小齿轮系统的力）差的一半。它表示齿轮，拉杆，球节，主销等的总摩擦。
⑱转向器参考滞后角（关键字= BETA_COL）或齿条参考滞后长度（关键字=BETA_RACK）。当转向方向反转时，摩擦（磁滞）不会立即从一个极限跳到另一个极限，过渡需要一定的位移量。称为Beta的参数定义了摩擦进行此过渡的速率。Beta有时称为空间时间常数，在方程中出现的时间常数与一阶微分方程中的时间常数相同。但是，它以位移单位（度或毫米）而不是时间表示。
⑲数据集的可选链接，描述了要添加到主销力矩上的附加抵抗扭矩，该扭矩是车轮垂直载荷和车辆速度的函数。
⑳转向停止角限制（关键字= A_STR_STOP_L，A_STR_STOP_R）遇到转向停止时的车轮转向角。通常，左轮为负值（右转时为外轮），右轮为正值（左转时为外轮）。
㉒可选链接到描述助力转向系统的助力扭矩或力的数据集。仅当选择了一种助力转向选项时才会显示。显示的类型取决于所选的齿轮类型。当选择了后转向选项之一时，后桥没有助力转向信息，因为它假定处于伺服控制之下。
㉓ 扭力杆刚度（关键字= TBAR）如果选择了助力转向选项之一，则显示此字段以指定动力转向器扭力杆的刚度。
㉔用于选择后轮转向系统类型的下拉列表（图10）
图10后轮的转向选项
将数学模型设置为开环控制时，导入的转向命令可能会修改表中的一个。在闭环控制（驱动程序模型）中，导入会修改驾驶员模型的行为。