Hi,

ich bastel grad an einem setup für ein Auto und hänge grad beim Stoßdämpfer fest.
Kann mir jemand sagen wie ich das physikalisch halbwegs (oder ganz) korrekt berechne?

Ich habe die auf und abwärtsbewegung meines Rades über die Zeit und bräuchte jetzt halt dementsprechend den feder-wert..

Wenn mir jemand nur sagen kann wonach ich da suchen muß wär auch schon sehr hilfreich.. Suche nach "Feder physikalisch" etc bei google liefern alles, nur nicht das was ich brauche.. bzw nicht so, dass ich es verstehe

Aya~

Wenn du mit "Feder-Wert" die Kraft meinst, die die Feder auf das Rad ausübt, dann ist das einfach F = D*s. D ist die Federkonstante und s die Auslenkung von der Gleichgewichtslage.
Ob man mit dem einfachen Gesetz aber einen Stoßdämpfer simulieren kann weiß ich nicht. (Fehlt ja sowieso die Reibung) Wahrscheinlich kennst du das Gesetz eh schon, keine Ahnung ob ich dir damit überhaupt weiterhelfe.

[quote="Markus"]Wenn du mit "Feder-Wert" die Kraft meinst, die die Feder auf das Rad ausübt, dann ist das einfach F = D*s. D ist die Federkonstante und s die Auslenkung von der Gleichgewichtslage.
Ob man mit dem einfachen Gesetz aber einen Stoßdämpfer simulieren kann weiß ich nicht. (Fehlt ja sowieso die Reibung) Wahrscheinlich kennst du das Gesetz eh schon, keine Ahnung ob ich dir damit überhaupt weiterhelfe.[/quote

Ich hab nicht wirklich ahnung von Physik.. bzw, von den Formeln etc
Der Stoßdämpfer ist ja im grunde nur eine Feder die halt noch mit nem Dämpfer versehen ist damit sich das auto nicht aufschaukelt.

Sprich in die formel von dir müßte noch irgendwie die dämpfung mit rein.. nur, wie? :/

Federkonstante ist ja die kraft der Feder, richtig? Also wie stark die Feder federt sozusagen.
Aber was ist "die Auslenkung von der Gleichgewichtslage"?

Aya~

Wenn Du die auf und abwärts bewegung kennst, dann kennste doch schon die halbe wahrheit - für eine nicht ganz realistische simulation sollte das doch schon genügen. mind. 3 räder sind immer auf der oberfläche und das vierte darf abheben

Ansonsten musst Du halt Differentialgleichungen lösen... Zum aufstellen siehe z.B. http://theory.gsi.de/~vanhees/faq/diffgl/node6.html . (Newton: Kraft ist masse mal beschleunigung. Beschleunigung ist die Zweite Ableitung des Ortes nach der Zeit; bei Dir ist der Ort die tauchtiefe des Stossdämpfers, also immerhin ein 1D Problem.) Wenn du sagst die Räder sitzten fest am Boden, dann kommst Du damit schon recht weit, solltest nur darauf achten, daß das Fahrzeug nicht mit der Zeit abhebt Wenn ein Hubbel dann in der Strecke auftaucht, bist Du schon fein raus, weil der dir deine Feder im Prinzip in Null zeit zusammendrückt, danach will sie sich dann wieder ausdehnen und das simmulierst du mit der DGL.Feder, die das Fahrzeug anhebt. Hat natürlich eine Maximalen auszug und tiefer sollte der Dämpfer dann nicht austauchen. Ist nicht perfekt und ist ein toller Stossdämpfer, bei dem Du keinen Einschlag mehr direkt spürst.... Achso, gelöst (integriert) werden solche Gleichungen dann numerisch. Solang die Simulation nur optisch ist, dürfte das Euler-Verfahren taugen.

Hey~,

du weißt doch wie "gut" ich in Mathe und co bin

Ich blick da leider nicht so richtig durch :/

Ich geb euch nochmal die genauen daten, was ich habe und was ich brauche:

Gegeben sind die bewegung des Rades über die Zeit, also ich habe 100 Frames und weiß bei jedem Frame wo das rad sich befindet (es ist IMMER am Boden, aber der ist halt wellig).

Jetzt will ich mein Auto-Gehäuse an die Räder dran hängen, so das die räder das Auto bewegen, aber halt mit Stoßdämpfer.. so das wenn man eine Wellen-strecke fährt die räder die Wellen komplett mitmachen und beim Gehäuse nurnoch eine schwache gefederte bewegung ankommt.

Ich bräuchte also einen punkt im 3D raum, an dem ich das Auto festmache - der ist, wenn keine federung da ist direkt am mittelpunkt des rades.. jetzt brauch ich den punkt halt unter rücksichtnahme der Stoßdämpfer

Was für Werte sind denn für diese Federkonstante normal?

Aya~

EDIT: Ich möchte aber auch z.B. das wenn man über einen huckel fährt, das auto nachschwingt (jenachdem wie die dämpfung halt eingestellt ist)..

EDIT2: Die Masse vom Auto hab ich natürlich auch

Okay, dann geb ich mal zum besten, was ich über Fahrzeugtechnik so weis. Nur damit nicht die totale Verwirrung ausbricht, wenn mehrere schreiben. Ein Auto hat sowohl Federung wie Stossdämpfer. Die Federung (!!!) fängt die Stösse von der Fahrbahn ab, bringt jedoch das Fahrzeug in Schwingung. Nun ist ein schwingendes Fahrzeug ein Sicherheitsrisiko (es könnte z.b. regelmäßig die Bodenhaftung an evtl. unterschiedlichen Stellen verlieren. Wenn Du dann kräftig bremst, schleudert das Fahrzeug leicht), also braucht man einen Schwingungsdämpfer - die heissen lustigerweise Stossdämpfer.. Siehe auch: http://de.wikipedia.org/wiki/Sto%C3%9Fd%C3%A4mpfer . Wenn Du an ein beliebiges Fahrzeug gehst und von oben an einer stabilen Stelle das Auto auf einem der Räder durch dein Gewicht belastest, sinkt die Federung ein. Lässt Du ab, "springt" die Federung wieder heraus und der Stossdämpfer dämpft die Schwingung. Insgesamt sollte das sehr unspektakulär aussehen und das Auto fast nicht schwingen (beim gebrauchtkauf wichtig . Wenns schwingt brauchter neue Stossdämpfer ). Jedenfalls sollte das Schwingverhalten bei gut gewarteten Fahrzeugen, egal welcher Bauart (Strassenfahrzeug, geländegänger LKW, Buggy, ...) ziemlich öde sein, weil wie gesagt ist nicht ungefährlich. Selbst wenn das Auto aus der Luft auf den Belag fällt, gibts kaum mehr als einmal voll in die Federung, dann einmal etwas zu hoch und beim nächsten absinken ists dann fast schon wieder vorbei. Wenn das der realismus ist, den du haben willst, dann würd ich sagen, lohnts sich nicht zu simulieren, sieht eh keiner

Willst Du also so ne Federung, wie man sie in Actionfilmen bestaunen darf, bei denen das Fahrzeug bereits nach kräftigem Bremsen vier, fünf mal nachschwingt - und das Fahrzeug damit im Prinzip kaum einen Stossdämpfer hat?

Zur Federhärte: Die wird imho so gewählt, daß das Auto im Stand bereits etwa 1/3 der Feder eintaucht, was natürlich vom Gewicht des Fahrzeugs abhängt. Wennst also an nem stehendem Fahrzeug mit exponierter Feder nachmisst, dann misst du gerade 2/3 der Länger der Feder. Die Federn nahe am Motor sind gewöhnlich härter, weil die tragen das meiste gewicht. Du brauchst also die Massen an den vier Rädern. Die Federhärte errechnet sich dann über Hooks Gesetz http://de.wikipedia.org/wiki/Hookesches_Gesetz

Hey~,

danke für die ausführliche erklärung

An und für sich brauche ich die Federung/dämpfung so realistisch wie möglich, sprich so das man es kaum sieht Aber so, dass es mehr federt ließe sich ja rein theoretisch dann durch verändern des dämpfers einstellen.

Die Hookesche' formel hab ich mir auch schon auf tausenden seiten angeschaut jetzt, nur verstehen tu ich's leider nicht

F = D * x

F ist diese Federkonstante.. also mehr oder wengier in beliebiger wert.
x ist die Strecke, also das was ich ja eigentlich suche.
Aber was ist D?

bzw, welcher wert hierbei ändert sich ständig so das es eine schwing-bewegung gibt?

Aya~

Eine echt realistische Simulation dürfte uns sehr schnell and die Grenzen bringen, die wir in diesem Forum zustande bringen. Im Bereich des machbaren dürfte dagegen sein, gewöhnliche DGL für einzeln, mehr oder weniger unabhängig simulierte Aufhängungen zu bauen. Leider klappt das nicht ganz perfekt, weil die Ebene in die die Karosserie gelegt wird, durch drei und nicht durch vier Punkte beschrieben wird....



Äh... Ich hätte jetzt erwartet, daß F die durch die Feder augeübte Kraft zum Zeitpunkt t ist. D ist die Federkonstante und ein "ziemlich beliebiger Wert". x(t) ist wie weit die Feder zusammengedrückt bzw. auseinandergezogen ist. Die Kraft ist nach Newton 2 direkt Proportional zur Beschleunigung, also steht da eigentlich:

x'' ist dabei die zweite Ableitung von x, also der Eintauchtiefe... x quasi der Ort / Höhe des Fahrzeugs.

F = -D*x(t)

D ist die Fenderkonstante, also die "Stärke" der Feder. x(t) ist die Strecke vom Ruhepunkt des Stoßdämpfers, also der Stelle an der das Rad ist, wenn keine Kraft (zB. durch das Stehen auf einem Untergrund) auf das Rad wirkt, zur aktuellen Position des Rades. Das Minus kommt davon, dass die Kraft natürlich entgegen der Auslenkung, also zur Ruhelage des Rades wirkt.
F ist die daraus resultierende Kraft, die zum Zeitpunkt t durch die Feder hervorgerufen wird.

Ändern tut sich x(t). Dadurch ändert sich auch die Kraft, die auf das Rad wirkt.

Ich würde (ohne wie die anderen groß mit DGLs anzufangen) einfach die Lösung einer gedämpften Schwingung ansetzen.

Nach dieser verhält sich die Auslenkung x der Feder folgendermaßen:

x(Zeit)=Anfangsauslenkung * Sinus(Frequenz*Zeit) * exp (- Dämpfung * Zeit )

Dabei ist die Anfangsauslenkung ein Startwert, der angibt, wie stark die Schwingung am Anfang ist. Die Frequenz gibt an, wie schnell das ganze schwingt (höher=schneller), die Dämpfung, wie schnell die Schwingung geschwächt wird (je höher, desto schneller).

Für die praktische Implementierung sollte man nicht direkt die Spielzeit einsetzen, sondern sowas wie (Spielzeit-Startzeit) um eine sinnvolle Schwingung zu simulieren.
Beim Stoßdämpfer würde ich eine Dämpfung in der Größenordnung von 1 -2 (Einheit 1/sec) einsetzen, denn so ewig schaukeln tut man ja nicht, als Frequenz (wenn du das nicht aus Federkonstante, Autogewicht etc etc berechnen willst) wären auch Werte in der Größenordnung 2-3 1/sec sinnvoll. Man sollte dann nur daran denken, dass im Sinus eigentlich die Winkelfrequenz steht, also 2*pi*f.

Womit man natürlich genau das selbe Problem löst, nur die Lösung bereits kennen muss - steht übrigens (noch nicht ganz aufgelöst) auch im ersten Link den ich gepostet hab, aber ich dachte ein biserl klären wie die Lösung überhaupt zustande kommt, wär ganz spannend

Naja was spannend ist, ist Ansichtssache. Ich meine, es handelt sich hierbei um die einfachste DGL, die es so gibt, wenn man es ohne Dämpfung berechnen möchte, und mit angenommener konstanter Dämpfung ist es auch noch extrem simpel.
Ich glaube aber nicht, dass ein Kurs für das Lösen von inhomogenen Differentialgleichungen gefragt ist, sondern schlicht die Lösung des Problems, und zwar möglichst verständlich und umsetzbar.
Wie eine Feder, Stoßdämpfer etc etc funktioniert kann man extrem einfach im Internet finden. Das ist Unterstufen-Schulstoff.

Ansonsten direkt die DGL ins Programm einbauen, und einfach einen numerischen Lösungsansatz benutzen, um die Bewegung in "Echtzeit" darzustellen, geht sicherlich auch, ist aber extrem ineffektiv. Man müsste dazu sämtliche dissipative und konservativen Kräfte in jedem Zeitschritt bestimmen und zu jeden Zeitpunkt hin numerisch bestimmen.

In deinen Vorschlägen fehlt davon ab jeglichen wirken äußerer Kräfte bzw. der Dämpfung , sowie Randbedingungen.

Wenns gewünscht ist, kann ich ansonsten mal ne übersichtliche Skizze mit einem Modell machen, in dem alle Kräfte etc. eingetragen sind, zur vereinfachung.

Hi,

danke für eure antworten
Ich hab das ganze jetzt hinbekommen - danke~~

http://www.koshigaya.de/misc/CarRigDamper.mov <- Kleines demo video

Aya~

Sieht gut aus, super.

http://koshigaya.de/misc/CarRigCar.mov <- ist es nicht niedlich? xD