随着车辆对功率密度和服役寿命等要求的提升,变速箱传动齿轮的大负荷运行使其极易产生磨损和疲劳损坏,严重降低了车辆运行的可靠性和稳定性。本论文针对高功率密度变速箱用新型传动齿轮材料17Cr2Ni2MoVNb钢,利用SEM、TEM和EBSD等测试分析方法对不同强化试样的微观组织结构表征,开展表面喷丸和超声滚压强化工艺参数对材料的显微硬度、表面形貌和粗糙度的影响研究,并优化表面强化工艺参数,提出表面喷丸-超声滚压复合强化方法,设计表面复合强化试验方案,揭示不同表面强化处理后材料的磨损机理和接触疲劳强化机制,主要研究内容如下:针对高功率密度变速箱齿轮失效问题,阐述变速箱齿轮的主要失效形式、国内外目前使用的齿轮钢主要成分和相关的力学性能,并探讨应用在齿轮表面上的主要强化技术,进一步论述课题的研究目的和论文的主要研究内容。通过试验研究不同表面喷丸和表面超声滚压强化参数对17Cr2Ni2MoVNb钢的表面微观组织结构、显微硬度、表面形貌以及粗糙度的影响规律,提出表面喷丸-超声滚压复合强化方法,设计表面复合强化试验方案,探讨不同表面复合强化工艺参数对17Cr2Ni2MoVNb钢的微观组织、显微硬度、表面形貌和粗糙度的影响,明晰不同表面强化处理的内在强化机制。表面喷丸-超声滚压复合强化处理后试样不仅可获得较高的显微硬度和残余压应力,还具有良好的表面质量,同时具备了表面喷丸和超声滚压的优势,又弥补了两种强化方式的不足,优化后的复合强化试样可兼备较细的晶粒尺寸、较高的显微硬度和较好的表面质量。通过分析表面喷丸和超声滚压接触过程中的变形理论,利用Johnson-Cook本构方程构建表面喷丸、超声滚压及其复合强化数值模拟模型。基于接触理论模型分析强化过程中接触区域内的材料变形规律,确定表面喷丸和超声滚压对变形影响的主要参数,为表面喷丸和超声滚压数值模拟提供理论依据。利用数值模拟模型研究不同强化参数对冲击力、变形量和残余应力的影响规律,对比分析表面和次表面不同位置的残余应力测试值和模拟值,验证所建立的多丸粒喷丸模型、超声滚压模型及其复合强化模型对残余应力预测具有较高的模拟精度,进而获取不同强化参数对残余应力的影响规律,为强化机理分析奠定理论基础。研究不同表面强化处理对17Cr2Ni2MoVNb钢的摩擦磨损性能影响,明晰不同表面强化处理后齿轮钢材料的磨损形貌和磨损机理,揭示摩擦磨损环境下不同表面强化方法的强化机制。开展不同表面强化处理对17Cr2Ni2MoVNb钢的接触疲劳性能影响研究,利用Weibull分布曲线分析不同表面强化处理后试样的接触疲劳寿命,结合试样损伤形貌判定接触疲劳失效机理,揭示接触疲劳环境下不同表面强化方法的强化机制。