螺旋锥齿轮具有传动效率高、寿命长、噪音小等优点,主要应用于航空航天、航海、汽车等行业的关键零部件。当前我国向“中国智造”全面转型的重大战略对螺旋锥齿轮的加工精度提出了更高的要求,所以在传统磨削加工的基础上引入超声振动来加工螺旋锥齿轮。超声振动的引入,改变了磨粒的运动轨迹和螺旋锥齿轮齿面的成形机理,同时能够降低磨削力。而磨削力与砂轮耐用度、磨削表面粗糙度等均有直接关系,故作为磨削结果的评定参数,可评价磨削效果好坏。本文以降低磨削加工螺旋锥齿轮时的磨削力为主要目来开展研究。根据普通磨削加工和旋转超声振动辅助磨削加工砂轮—工件的相对运动,建立单颗磨粒的运动学公式。推导出磨粒振动次数和切削弧长公式。通过分析,确定磨削加工的基本参数。磨削力分为切削变形力和摩擦力两部分的理论。根据磨粒未变形的切削深度服从瑞利分布,建立切削变形力的数学模型。基于磨削能力参数,建立摩擦力的数学模型。通过MATLAB软件对相邻磨粒的干涉情况进行仿真分析,并推导磨削表面的成形机理。最后,总结超声振动对磨削力的影响因素。根据45钢Johnson-cook的本构方程,通过ABAQUS软件对普通磨削加工和旋转超声磨削加工螺旋锥齿轮的有限元分析,得到了旋转超声振动能够降低磨削力,提高齿轮的表面质量的结论,并通过仿真的结果验证理论模型。通过切削仿真研究切削深度、砂轮转速和超声频率对磨削力和齿面形貌的影响,得到结果:超声振动频率的增大,对磨削力起到抑制的作用,使齿面沟槽变得更宽;砂轮速度的增大,没有起到对磨削力的抑制作用,但是在切削过程中,形成了更短的切屑,齿面形成的沟槽不规则;随着切削深度的增加,磨削力越来越大,但齿面沟槽更宽,且排列有序。