转向器是汽车转向系统最核心的部件,承担着转向系统的主要功能。传统定速比转向器不能同时满足转向轻便性和转向灵敏性两大指标,影响了汽车操纵稳定性。机械式变速比转向器不仅使汽车在转向过程中兼顾了汽车转向轻便性和转向灵敏性,而且具有可靠性高、成本低、通用性强等优点,因此愈发受到研究人员的重视。机械式变速比转向器齿轮齿条现有的设计方法中,共轭原理解析法在求齿面方程时存在解不唯一的情况,而范成仿真法有切除痕迹,导致精确度不足。为此,本文以机械式变速比转向器齿轮齿条机构为对象,深入研究其精确设计方法和啮合性能。本文首先从汽车转向性能和转向功能的角度分析了变速比齿轮齿条传动比曲线设计要求,明确了变速比齿轮齿条传动比曲线变化特点,建立了变速比齿轮齿条传动比曲线通项公式,并分别研究了通项公式中各个参数的选取依据和计算方法。此外,分析了变速比转向灵敏性和转向轻便性的评价方法,验证了变速比齿轮齿条传动比曲线设计方法的正确性和有效性。结合非圆齿轮相关理论,研究了变速比齿轮齿条啮合原理,建立了变速比齿轮齿条包络数学模型,从而对变速比齿条进行离散化包络成形,并提出了一种高效精确的变速比齿条齿廓点提取算法。基于Matlab开发了用于设计变速比齿轮齿条的图形操作系统,降低了设计门槛,提高了设计效率。建立了三种变速比齿轮齿条三维模型,分析了其几何结构和转向比之间的对应关系,验证了设计方法的合理性。建立了虚拟样机模型进行运动学仿真,验证了变速比齿轮齿条离散化包络设计方法的可行性和正确性。通过变速比齿轮齿条有限元仿真,分析了传动过程中啮合性能,并且为了便于变速比齿轮齿条后续的动力学分析,改进了变速比齿轮齿条时变啮合刚度的计算方法。本文的研究对于完善机械式变速比转向器变速比曲线的设计理论、精确高效地设计变速比齿轮齿条模型有重要的理论价值,对于促进机械式变速比转向器的完全国产化和推广应用具有重要的实际意义。