1.1选题研究背景、目的和意义

汽车作为当今世界使用最广泛的交通工具，目前大部分还是以内燃机汽车为主，会产生大量的能耗；另一方面，汽车的尾气也是造成当今全球变暖等气候问题的元凶之一。因此，以清洁能源、可再生能源为主的新能源汽车是汽车发展的大趋势。

在这种形势下，燃料电池客车应运而生。在组成燃料电池客车的各大系统中，转向系统在很大程度上决定着车辆的行驶安全性，因此转向系统的类型选择和结构设计显得尤为重要。

1.2 国内外研究现状

当今世界上客车主要采用液压助力转向系统（HPS）和电动助力转向系统（EPS）以及电动液压助力转向系统（EHPS），因此我们主要讨论国内外HPS和EPS以及EHPS的研究现状。

HPS的出现在EPS之前，在机械助力转向系统之后。自通用汽车公司于1953年在别克和凯迪拉克轿车上首次使用HPS以来，HPS给汽车带来了巨大的变化：人不再需要靠大直径的转向盘来产生足够的转向力矩，转向盘占用空间的减小，使得驾驶室变得更宽敞，座椅等部件的布置也变得更为舒适、合理了；HPS不仅降低了转向操纵力，还使转向变得更灵敏。随着技术的发展，HPS在体积、价格和能耗等方面都取得了惊人的进步。

燃料电池汽车的EHPS可以在充分利用传统成熟 HPS 系统的基础上,沿用原车转向操纵机构、转向器及传动机构、转向储液罐等部件，只需匹配开发电动泵、转向管路和通讯网关等关键部件即可实现转向系统应用开发。这样可以大大降低系统开发成本,缩短开发周期,控制技术开发风险。国内己成功开发的多款燃料电池轿车都应用了此方案,并己投入示范运行阶段,转向性能都能满足整车开发要求。

EPS在日本最先获得实际应用，1988年日本铃木公司首次开发出一种全新的电子控制式EPS，并装在其生产的Cervo车上，随后又配备在Alto上。此后，EPS技术得到迅速发展，其应用范围已经从微型轿车向大型轿车和客车方面发展。日本的大发汽车公司、三菱汽车公司、本田汽车公司、美国的Delphi公司，英国的Lucas公司，德国的ZF公司，都研制出了各自的EPS。EPS的助力形式也从低速范围助力型向全速范围助力型发展，并且其控制形式与功能也进一步加强。日本早期开发的EPS仅在低速和停车时提供助力，高速时EPS将停止工作。新一代的EPS则不仅在低速时和停车时提供助力，而且还能再高速时提高汽车的操纵稳定性。随着电子技术的发展，EPS技术日趋完善，并且其成本大幅度降低，为此其应用范围将越来越大。

2. 研究的基本内容与方案

2.1选题研究目标及内容

本课题以城市专线公交车（车辆长10—12m，总质量＜16500kg，由以燃料电池提供能量的电机驱动）为研究对象，通过设计合理的转向系统，来达到如下的转向要求：客车方向盘直径为400-550mm；最小转弯直径≤23m；以10km/h车速、24m转弯直径前行转弯时，不带助力时转向力应小于245N，带助力转向但助力转向失效时，其转向力应小于588N。另外，路感也是本次设计要重视的一个方面；对于路感，转向系统和转向轮之间综合间隙的叠加(虚位)大小要合适。