纸上谈兵之——转向柱万向节(结帖，原厂安装方式无问题)
最近天好冷，好久没折腾车子了，也没有作业帖，手好痒。。。
很多人反应方向回正无力，和高速需要频繁调整的事，自己试了试，感受是这样:“低速转弯掉头的自动回正不到位，带把手就行没什么问题。高速时电子助力会增重，但是明显感觉到中心点附近的转向发皱，也就是，想转一点点发现转不动，好像需要克服很大摩擦似的，然后好不容易转动了，又过了，要转回来，还是要克服那该死的皱。。。”长此以往的左右来回调整，就是大家所说的高速累吧。
原因呢可能的几点大家也都嚼烂了:
1.四轮定位及主销倾角，可后倾5度不小了
2.方向助力调教，但觉得抵抗我的那个力不是电机
3.各种摩擦。这个最像，因为我感觉的就是在客服静摩擦。摩擦呢有好几处可能:
1.底盘方向机密封橡胶套，不过这个是软的
2.转向动力传动摩擦，齿轮什么的
3.转向柱万向节，这就是我最想说的。
前几个月总有人反应“方向机漏油”，其实都不知道方向机在哪或者漏油那里叫什么。说得漏油，其实就是转向柱下连杆的万向节，这里出厂抹的黄油，天气热了流下来一些。
关于这个万向节呢，属于十字轴万向节，也叫虎克万向节(1663年发明，膜拜一下)，大概查了一下，有几个特点:
1.小偏角下，传动效率高，随着偏角增大，效率变低。
2.十字轴的轴承和前后支撑的受力复杂，且需要润滑才能保证高效传动。
3.这种单十字轴万向节的传动，是不等速的！也就是说，方向匀速扭转过程中，轮子实际扭转不是匀速的，这就涉及到一个机械原理:行程与力矩成反比。传动速度大了，力矩减小。但是我们的车有助力系统，力矩的感受不会传到驾驶者，方向的不等速也不易察觉，所以低速时不怎么体现。但高速时助力适当减小甚至反向作用时，这就明显了。
所以我想到，正中附近的“哐量”设计，是不予助力的，但万向节安装角度，会不会增大这种“费力”呢？
进一步查了一下这个万向节，在汽车中广泛使用，优点有二:1.节约空间！2.替代了早期直棍，在前部撞击时避免方向盘突出伤人。
同时，为了减小十字轴万向节不等速特性，会在结构布置上，采用双十字轴，也就是说，其一，每个节的偏转分摊变小，增加传动效率；其二，通过两个节的位置(初始角度)设计，抵消不等速运动，使输入与输出等速。
趴到自己的车看了一下，方向盘正中时，驾驶室万向节安装属于下横上纵位置(也不是正好0度，有点偏)，而底盘下面的方向机万向节看不到，不知道怎么安装的。
于是我就想到，车型在设计和试验时，应该都考虑到了各种工况，肯定权衡过万向节，不会有这么大的低级错误。而且大家又常说“长安的装配毁了铃木”，我就突然想到，一个不上心，不注意的装配，会不会就把原车“消除万向节不等速”的设计，打回解放前了呢？
汽车的装配，特别是关键部件，都是需要定位的。比如说发动机正时，比如说这个，也应该定位安装，不知道4s的维修手册说明中有没有相关体现，还是装车师傅无所谓的装上就得？
这都是猜想，什么时候能拿到维修手册了才会真相大白。。。
个人观点，欢迎拍砖
很多人反应方向回正无力，和高速需要频繁调整的事，自己试了试，感受是这样:“低速转弯掉头的自动回正不到位，带把手就行没什么问题。高速时电子助力会增重，但是明显感觉到中心点附近的转向发皱，也就是，想转一点点发现转不动，好像需要克服很大摩擦似的，然后好不容易转动了，又过了，要转回来，还是要克服那该死的皱。。。”长此以往的左右来回调整，就是大家所说的高速累吧。
原因呢可能的几点大家也都嚼烂了:
1.四轮定位及主销倾角，可后倾5度不小了
2.方向助力调教，但觉得抵抗我的那个力不是电机
3.各种摩擦。这个最像，因为我感觉的就是在客服静摩擦。摩擦呢有好几处可能:
1.底盘方向机密封橡胶套，不过这个是软的
2.转向动力传动摩擦，齿轮什么的
3.转向柱万向节，这就是我最想说的。
前几个月总有人反应“方向机漏油”，其实都不知道方向机在哪或者漏油那里叫什么。说得漏油，其实就是转向柱下连杆的万向节，这里出厂抹的黄油，天气热了流下来一些。
关于这个万向节呢，属于十字轴万向节，也叫虎克万向节(1663年发明，膜拜一下)，大概查了一下，有几个特点:
1.小偏角下，传动效率高，随着偏角增大，效率变低。
2.十字轴的轴承和前后支撑的受力复杂，且需要润滑才能保证高效传动。
3.这种单十字轴万向节的传动，是不等速的！也就是说，方向匀速扭转过程中，轮子实际扭转不是匀速的，这就涉及到一个机械原理:行程与力矩成反比。传动速度大了，力矩减小。但是我们的车有助力系统，力矩的感受不会传到驾驶者，方向的不等速也不易察觉，所以低速时不怎么体现。但高速时助力适当减小甚至反向作用时，这就明显了。
所以我想到，正中附近的“哐量”设计，是不予助力的，但万向节安装角度，会不会增大这种“费力”呢？
进一步查了一下这个万向节，在汽车中广泛使用，优点有二:1.节约空间！2.替代了早期直棍，在前部撞击时避免方向盘突出伤人。
同时，为了减小十字轴万向节不等速特性，会在结构布置上，采用双十字轴，也就是说，其一，每个节的偏转分摊变小，增加传动效率；其二，通过两个节的位置(初始角度)设计，抵消不等速运动，使输入与输出等速。
趴到自己的车看了一下，方向盘正中时，驾驶室万向节安装属于下横上纵位置(也不是正好0度，有点偏)，而底盘下面的方向机万向节看不到，不知道怎么安装的。
于是我就想到，车型在设计和试验时，应该都考虑到了各种工况，肯定权衡过万向节，不会有这么大的低级错误。而且大家又常说“长安的装配毁了铃木”，我就突然想到，一个不上心，不注意的装配，会不会就把原车“消除万向节不等速”的设计，打回解放前了呢？
汽车的装配，特别是关键部件，都是需要定位的。比如说发动机正时，比如说这个，也应该定位安装，不知道4s的维修手册说明中有没有相关体现，还是装车师傅无所谓的装上就得？
这都是猜想，什么时候能拿到维修手册了才会真相大白。。。
个人观点，欢迎拍砖
补充论文的几个图~曲线图为输入角线性增长时，输出角速度变化归一化倍率。
可以看到，输出速度在180度内，不是不变的，甚至不是线性的。图中1.0上部积分和下部积分其实相等，代表了万向节整圈同步而细节不等速。以60度轴夹角为例，最大速度差达到4倍，其瞬时力矩也会对应变化。
而双十字轴万向节，利用三角函数关系，在特定的初始相差时，将输出速与输入速恒定相等。其实并不是简单的如图加减关系，而且嵌套相乘关系。如第一万向节输出速度最慢时，由第二万向节的最快速度弥补，也就是说，级联的两个万向节安装正交(差90度相位)，即可抵消不等速。
另一方面，如果随便装的，甚至装成初始相角一样(零相差，极端例子)那么速度差将翻倍相乘，最大速度与最小速度倍率变成16倍。。。
速度变化代表力矩变化，动力臂，阻力臂，涉及到路面力矩回传，驾驶员方向力矩，这些如果没有配合好，而助力器使用统一的“正确校准”程序工作，就有可能出现问题。
自动控制领悟就是这样，错误的参数并不是完全不行，看上去都没问题，只是微小的性能，和调整过程中的数据会变差，也就是操作感变差。
未完待续
而双十字轴万向节，利用三角函数关系，在特定的初始相差时，将输出速与输入速恒定相等。其实并不是简单的如图加减关系，而且嵌套相乘关系。如第一万向节输出速度最慢时，由第二万向节的最快速度弥补，也就是说，级联的两个万向节安装正交(差90度相位)，即可抵消不等速。
另一方面，如果随便装的，甚至装成初始相角一样(零相差，极端例子)那么速度差将翻倍相乘，最大速度与最小速度倍率变成16倍。。。
速度变化代表力矩变化，动力臂，阻力臂，涉及到路面力矩回传，驾驶员方向力矩，这些如果没有配合好，而助力器使用统一的“正确校准”程序工作，就有可能出现问题。
自动控制领悟就是这样，错误的参数并不是完全不行，看上去都没问题，只是微小的性能，和调整过程中的数据会变差，也就是操作感变差。
未完待续
更新内容:
原厂车未换方向机，观察两个万向节安装角度，是符合规范的，见下图:
原厂车未换方向机，观察两个万向节安装角度，是符合规范的，见下图:
图中下万向节其实就在脚下那个塑料盖里，拿掉就能看到。由于两个节臂面不共面，所以判据是这样的:
加速两个节臂面共面，则两个万向节的次节叉初始角度应该相差90度，以抵消不等速效应。也就是说，中间一段的两端节叉应当共面，这样对于上万向节来说，比如次节叉轴与节臂面轴共面，则下万向节，前节叉轴需要与节臂面共面。
再看咱们非共面的安装姿态:
转动方向盘至上万向节次节叉轴与节臂面交线共轴，此时方向盘不是正中，但第二段转向柱是向右斜转的。此时观察下万向节的前节叉和第二万向节节臂面交线的关系，确实是重合，也就是说，此安装初始角度符合安装规范。
至此，万向节安装问题，对于转向的影响，至少在这台车，是没有问题的。但是不能排除:
1.万向节本身有问题
2.助力控制器设计问题
3.助力结构问题(电机作为负载无法脱开)
4.转向柱电子助力的固有特点。
虽然此帖讨论的问题没有发生，但在分析此问题的路上又近了一步。
同时，其他换过转向柱的车友，如果觉得转向别扭，可以自己看一看，万向节安装关系是不是和照片中一致~
最后，我还会在这条路上走下去，具体这样的转向风格是质量问题，还是通病，还是固有特性，有待进一步考证~
加速两个节臂面共面，则两个万向节的次节叉初始角度应该相差90度，以抵消不等速效应。也就是说，中间一段的两端节叉应当共面，这样对于上万向节来说，比如次节叉轴与节臂面轴共面，则下万向节，前节叉轴需要与节臂面共面。
再看咱们非共面的安装姿态:
转动方向盘至上万向节次节叉轴与节臂面交线共轴，此时方向盘不是正中，但第二段转向柱是向右斜转的。此时观察下万向节的前节叉和第二万向节节臂面交线的关系，确实是重合，也就是说，此安装初始角度符合安装规范。
至此，万向节安装问题，对于转向的影响，至少在这台车，是没有问题的。但是不能排除:
1.万向节本身有问题
2.助力控制器设计问题
3.助力结构问题(电机作为负载无法脱开)
4.转向柱电子助力的固有特点。
虽然此帖讨论的问题没有发生，但在分析此问题的路上又近了一步。
同时，其他换过转向柱的车友，如果觉得转向别扭，可以自己看一看，万向节安装关系是不是和照片中一致~
最后，我还会在这条路上走下去，具体这样的转向风格是质量问题，还是通病，还是固有特性，有待进一步考证~
[ 本帖最后由 lsy_forever 于 2016-03-12 23:10:47
编辑 ]
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楼主于2016-02-04 13:20:19在汽车之家论坛触屏版续写了主楼内容
烟台车友8026864 2016/02/04 15:35:26 发表在 7楼
该楼已被删除!
其实你说这些，我以前也是这么认为的，后来在别人的提示下，开高速感觉了一下，对比着确实有些别扭，就好像助力有点“找不着感觉”似的。
这个“需要不停修正”并不是没有哐量那种。按理说，有哐量，轮子在四轮定位作用下，会自己回到正中。但这车，在中点附近感觉特别紧似的，特别是车开快了，左右动方向时，就好像是，你把一个大石头搬到桌子上，总对不准，偏左了，往右推，推不动，再使劲，滑动了，去右边看看，完蛋又偏右了。。。。这种感觉，有些阻力似的。
开高速时，并不需要完全正中，因为你对车道也没有那么正，而且路也没有那么直。但是如果中点附近特别紧，就会让你不断修正方向，调不正。这个感觉在100以下不明显，120以上就有点明显了。
另外，我说了，如果车辆万向节安装没有规矩，那可能有的严重，有的没问题，也许您的车比较幸运，装的位置正好没问题
这个“需要不停修正”并不是没有哐量那种。按理说，有哐量，轮子在四轮定位作用下，会自己回到正中。但这车，在中点附近感觉特别紧似的，特别是车开快了，左右动方向时，就好像是，你把一个大石头搬到桌子上，总对不准，偏左了，往右推，推不动，再使劲，滑动了，去右边看看，完蛋又偏右了。。。。这种感觉，有些阻力似的。
开高速时，并不需要完全正中，因为你对车道也没有那么正，而且路也没有那么直。但是如果中点附近特别紧，就会让你不断修正方向，调不正。这个感觉在100以下不明显，120以上就有点明显了。
另外，我说了，如果车辆万向节安装没有规矩，那可能有的严重，有的没问题，也许您的车比较幸运，装的位置正好没问题
保定车友7830478 2016/03/03 16:21:29 发表在 51楼
我的意思是方向机皱或助力调教导致四轮定位的回正力度被抵消导致的
对，我就是这个意思
看了您的回复，很严谨，您一定也很懂这方面。您有什么看法？
这车助力控制器是三菱机电的，除了出入各两根的电机功率线，还有两组各四根细线，一组是扭矩/转角传感器，另一组进线束了，估计是总线。我的车带ESP，不过控制器和低配应该无差。
有ESP说明有反馈当前角度/力度。
有EPS随速控制说明能接收车速。
那么就是双向通讯。有没有可能是系统初始化了一个中点角度而补偿高速时的回正反馈弱，而熄火后转动方向盘，导致“中点”和机械回中不在一点，就互相较劲呢？这是别的车型反应的一个情况，而且重置参数后就明显好了。
您的锋驭有类似问题吗？
还有一点，听说锋驭一开始方向机也有问题，后来因为销量大，反应的人太多，就给改进了方向机，有这回事吗？
这车助力控制器是三菱机电的，除了出入各两根的电机功率线，还有两组各四根细线，一组是扭矩/转角传感器，另一组进线束了，估计是总线。我的车带ESP，不过控制器和低配应该无差。
有ESP说明有反馈当前角度/力度。
有EPS随速控制说明能接收车速。
那么就是双向通讯。有没有可能是系统初始化了一个中点角度而补偿高速时的回正反馈弱，而熄火后转动方向盘，导致“中点”和机械回中不在一点，就互相较劲呢？这是别的车型反应的一个情况，而且重置参数后就明显好了。
您的锋驭有类似问题吗？
还有一点，听说锋驭一开始方向机也有问题，后来因为销量大，反应的人太多，就给改进了方向机，有这回事吗？
这个麻烦|
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