现在的人们对汽车驾驶的舒适性和安全性要求越来越高，汽车传统的转向系统无法满足低速时的灵活性与高速时的稳定性要求，在转向系统的设计中转向轻便性和转向灵敏性存在矛盾^[1,2]，可变转向比技术的出现，有效的解决了这一矛盾。

可变助力转向系统能够随车速改变助力力度，在泊车或低速行驶状态下转动方向盘更加轻盈省力，对臂力较小的驾驶员尤为方便；而当车辆高速行驶时，则能够降低助力，使方向盘转动阻力增大，手感变沉，不再像低速时那样灵敏，车辆的高速行驶稳定性得到提升^[3]。

同时齿轮齿条式转向器以其体积小、重量轻、结构紧凑等优点，已经在轻型车以及微型车、特别是轿车上获得了广泛的应用。而且如果其传动副采用可变转向比，则能兼顾汽车的转向轻便性与操纵灵敏性的要求，因而受到汽车驾驶者和汽车制造商的普遍欢迎，据统计，国外汽车上装配使用的齿轮齿条式转向器有一半以上都采用了可变转向比技术^[4]。目前我国的自主研发企业，在其中低端车型上很少有使用可变转向技术，而可变转向比的齿轮齿条式转向器具有价格相对低廉，结构可靠，且重点在于结构设计及优化，而生产设备无需做很大的调整的特点。

根据变转向比系统的实现方式，变转向比转向系统主要包括纯机械式变转向比转向系统和主动转向系统^[5]。

纯机械式变转向比转向系统根据其采用的转向器的不同可以分为齿轮齿条式变转向比转向系统和循环球式变转向比转向系统。纯机械式变转向比转向系统的设计原理是利用变比转向器的传动比曲线，来缓解转向过程中轻便与灵敏的矛盾。与主动转向系统不同，其传动比或传动比曲线确定后不会改变，并且传动比的变化范围较小^[6]。

主动转向系统包括电控机械式主动转向系统和线控转向系统，与纯机械式变转向比转向系统不同的是，其传动比或变转向比曲线并不确定，在转向过程中，传动比会根据不同的车速、路况和驾驶意图实时变化。电控机械式主动转向系统是在传统的纯机械转向机构中添加相应的机械结构和电子控制系统以在转向过程中实现变转向比^[7]。线控转向系统与纯机械式转向系统和电控机械转向系统在结构上完全不同，它取消了方向盘与转向器之间的机械连接，同时两者的连接通过主控制器(ECU)控制。在行驶过程中主控制器通过方向盘总成的传感器获取驾驶员的意图，并根据车速传感器等获得汽车的行驶工况，进行计算后输出控制信号，控制执行机构。线控转向的传动比是通过ECU中的控制算法进行调节的，其传动比根据车速和路况进行改变^[8]。其中电控机械式主动转向以宝马公司的AFS主动前轮转向系统(Active Front Steering)和奥迪公司的动态转向系统(Audi Dynamic Steering)为代表，电控转向以英菲尼迪的DAS线控主动转向为代表。

国内外学者在变比转向器齿轮齿条的建模方面做了大量的研究，不同的原理产生了不同的建模方法。变转向比转向齿轮齿条副是一对交错轴斜齿轮与变转向比齿条的配合，通常采用的是标准的斜齿轮与变转向比斜齿条。国内外关于变转向比齿轮齿条副的研究起始于1990年，在文献[9，10]中，唐天元对变转向比齿轮齿条转向器进行了共轭分析和齿面数学建模。其后，在文献[11]中，贾巨民等根据夏利实车对齿轮齿条变转向比曲线进行了分析研究，给出了机械式和助力式齿轮齿条式变转向比转向器的选择原则和方法。文献[12，13]中贾巨民对齿轮齿条式变转向比转向器做了系统的研究，并采用媒介共轭原理对其啮合原理进行了进一步研究，构成了齿轮齿条式变转向比转向器较为完整的理论体系。文献[14]在已知变转向比曲线、齿轮参数和交错轴角度的前提下，基于啮合原理，建立了齿轮齿条式变转向比转向器运动几何模型，推导出斜齿条的齿廓方程。有学者将变转向比齿轮齿条转向机构与定比齿条齿轮式转向装置相比较，得出变转向比齿轮齿条转向机构的变传动比齿条小齿轮将引起转向机构受力环境的变化的结论，因此对齿轮齿条转向机构结构进行分析，提出了变转向比齿轮齿条式转向机构的结构优化方法。然后使用CATIA软件建立齿轮齿条变比转向机构的整体模型，同时使用ANSYS工作台对整体结构进行应力应变和变形分析^[15]。文献[16]提出了一种不采用啮合原理求解共轭齿面的数值计算方法，其原理主要是将已知参数的齿轮离散为厚度很小的薄片，每个薄片作为一个齿轮元，然后通过一定的算法求解出齿条宽度各个截面上的齿条剖线，拟合成一个完整的曲面，这种方法称为齿轮元法，为齿轮齿条式变转向比转向器齿条齿面齿廓求解提供了一种新的思路。目前关于齿廓求解的最新方法是文献[17]研究的基于包络原理的运动仿真法，主要的思路即在三维建模软件中模拟齿条和齿轮的运动规律，以齿轮作为刀具，切除在运动过程中两者相互干涉的区域，所剩下的即为变比齿条的三维模型。及基于可变传动比，利用三维建模软件建立布尔减法运算的宏程序。模拟了变比齿轮副齿面包络面的产生切削过程，得到了变比齿轮副的三维模型^[18]。