改善驾驶员作业条件、强化农机安全生产是推进我国农用车辆装备高质量发展的重要目标。农用车辆因行驶路况复杂多变,转向频繁,且经常需要挂载农机具进行高负荷作业,转向轻便性与转向灵敏性的矛盾愈发突出,极易造成驾驶疲劳,甚至引发重大事故。循环球式变比转向器作为一种可靠的解决方案,对进一步提升车辆的操纵稳定性、驾驶舒适性和行驶安全性具有显著优势。然而,变传动比变厚齿轮作为循环球式变比转向器的核心部件,其复杂的齿面几何使得当前主流设计方法往往不能兼顾效率与精度。因此,为深入探索循环球式变比转向器的传动特点、丰富变传动比齿轮的设计理论,本文以循环球式转向器中变传动比变厚齿轮为研究对象,结合“齿轮元”离散思想与CAD软件,研究一种高效、精确的变传动比变厚齿轮设计方法,并从多角度对该设计方法进行验证性分析。首先,详细阐述了当前齿轮的主流设计方法——基于仿加工的CAD包络法和基于啮合原理的解析法的基本原理与应用步骤,并借助CATIA软件和MATLAB软件设计了变传动比变厚齿轮的实例,综合分析了这两种方法的应用特点与优缺点。然后,提出了变传动比变厚齿轮齿面点生成的齿轮元法,构建了变传动比变厚齿轮-直齿齿条刀具的齿轮元模型,推导了变传动比变厚齿轮的齿面约束方程。通过预设初值,并引入MATLAB的并行运算功能,进而开发了变传动比齿轮齿面点的高效求解算法,获得了近似均匀分布的网格型变传动比齿面点。随后,结合基于啮合原理的解析法,提出了评定齿轮元法求解变传动比齿面点精度的法向误差计算方法,并利用CATIA软件完成了变传动变厚齿轮的高质量建模。最终,基于有限元法,在两种输入扭矩和四种预紧配合的条件下,分析了变传动比变厚齿轮-直齿齿条副的传动特性和传动误差。通过数控端铣试制了变传动比变厚齿轮的样件,并进行了传动比测试试验。综合运用传动误差和传动比测试误差来验证了本文所提出的变传动比齿轮设计方法的正确性。本文的研究工作建立起了变传动比齿轮齿面点生成与齿面拟合建模之间的直接“桥梁”,进一步推广并完善了“齿轮元法”的应用范围,可提高循环球式变比转向器变传动比齿轮的设计效率和精度,对促进循环球式变比转向器的研发与应用具有重要的理论意义。