齿轮传动是应用最广泛的一种传动方式,在机械工程领域发挥着不可替代的作用。近年来随着汽车、高速列车、航空航天以及工程机械等行业的飞速发展,对齿轮传动的性能也提出了更高的要求,而齿轮传动的性能与齿轮的强度和表面质量息息相关,因此研究如何提高齿轮强度和表面质量将具有非常重要的现实意义。主要研究内容如下:结合超声挤压强化技术的特点和齿轮齿面渐开线的形成原理,设计了一套齿轮齿面超声挤压强化装置,实现了不规则表面的超声强化。利用有限元软件ANSYS Workbench对超声振动系统中的关键部件变幅杆进行了模态分析和谐响应分析,获得了变幅杆的放大系数、谐振频率以及在谐振频率下的轴向位移分布曲线、最大应力应变分布曲线,确定变幅杆的放大性能和安全可靠性。采用正交实验法研究了工具头的进给速度、重复加工次数和超声波发生器电流对齿轮表面粗糙度和硬度的影响规律。实验结果表明:经过超声挤压强化后,齿轮表面粗糙度减小,齿面硬度也得到了提高。在本文的实验条件下,进给速度、重复加工次数、电流对齿轮表面粗糙度和硬度影响规律相似,其中影响最大的是进给速度,其次是电流,而重复加工次数的影响相对较小。基于实验结果构建了表面粗糙度与表面显微硬度的预测模型,采用F检验法进行显著性检验,结果表明在95%置信区间内回归方程显著。此外利用白光干涉表面轮廓仪对超声挤压强化处理过的齿面进行了测试,进一步表明超声挤压强化对齿面微观不平度有一定程度的修复作用。利用ABAQUS/explicit对齿轮齿面进行超声挤压强化有限元模拟,获得了强化后齿轮齿面的应力分布云图,以及静压力、进给速度和振幅对齿面残余应力的影响规律。有限元模拟结果表明:经过超声挤压强化后齿轮齿面产生残余压应力,静压力、进给速度对残余应力影响较大,而振幅对残余应力影响较小。