齿轮超声振动辅助磨削表面完整性研究综述

史玉鑫; 赵俊帅; 赵彪; 丁文锋

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齿轮超声振动辅助磨削表面完整性研究综述

更新时间：2026-04-30

- 齿轮超声振动辅助磨削表面完整性研究综述
- Review of surface integrity in ultrasonic vibration⁃assisted gear grinding
- 机械传动 2026年页码：1-8
- 作者机构：
  
  南京航空航天大学机电学院，南京 210016
- 作者简介：
  
  史玉鑫，男，1997年生，山东青岛人，博士研究生；主要研究方向为高端精密加工技术等；yuxinshi1997@163.com。
  丁文锋（通信作者），男，1978年生，河南信阳人，博士，教授，博士研究生导师；主要研究方向为磨削加工技术与装备、超硬磨料工具技术、加工过程模拟与控制技术等；wfding@nuaa.edu.cn。
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金项目
- DOI：
  中图分类号： TH161
- 收稿：2025-09-11，
  
  修回：2025-10-21，
  
  网络首发：2026-04-30，
- 稿件说明：
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史玉鑫，赵俊帅，赵彪，等.齿轮超声振动辅助磨削表面完整性研究综述［J］.机械传动，XXXX，XX（XX）：1-8.

SHI Yuxin，ZHAO Junshuai，ZHAO Biao，et al.Review of surface integrity in ultrasonic vibration⁃assisted gear grinding［J］.Journal of Mechanical Transmission，XXXX，XX（XX）：1-8.
史玉鑫，赵俊帅，赵彪，等.齿轮超声振动辅助磨削表面完整性研究综述［J］.机械传动，XXXX，XX（XX）：1-8. DOI：

SHI Yuxin，ZHAO Junshuai，ZHAO Biao，et al.Review of surface integrity in ultrasonic vibration⁃assisted gear grinding［J］.Journal of Mechanical Transmission，XXXX，XX（XX）：1-8. DOI：

摘要

目的

齿轮作为动力传递系统的核心构件，其表面完整性直接影响装备的服役寿命。超声振动辅助磨削（Ultrasonic Vibration-Assisted Grinding

UVAG）通过引入高频振动能，旨在解决高性能齿轮精密制造中切削力大、摩擦热积累严重等难题。【分析】系统梳理了齿轮超声振动辅助磨削装备的创新发展历程，重点分析了不同结构形式UVAG装备的关键技术特征。从表面完整性表征方法出发，深入探讨了超声振动对材料去除行为、表面粗糙度、残余应力分布及亚表层损伤控制的调控机制。

结论

超声辅助加工能显著降低磨削力和磨削温度，改善齿轮表层物理力学性能，在精密加工领域具有独特的技术优势与工程应用潜力。

展望

未来研究应聚焦于超声振动系统与磨削工艺的深度融合，探索多物理场耦合作用下的表面质量演化规律，并致力于大型化、高频化UVAG成套装备的研发。

Abstract

Objective

Gears are central components of power transmission systems

and their surface integrity fundamentally dictates the reliability and fatigue life of high-end equipment. Ultrasonic vibration-assisted grinding (UVAG) introduces high-frequency energy to mitigate excessive cutting forces and frictional heat accumulation

which are critical challenges in the precision manufacturing of high-performance gears. [Analysis] Through a systematic review of existing literature

this paper firstly delineates the evolutionary trajectory and core technical specifications of gear UVAG equipment. Secondly

it investigates the regulatory mechanisms of ultrasonic vibration on material removal behaviors based on surface integrity characterization methods

such as surface roughness

residual stress distribution

and subsurface damage control. Technical characteristics of different vibration application modes are comparatively analyzed.

Conclusion

UVAG demonstrates superior capabilities in improving gear surface quality and reducing thermal damage compared to conventional grinding. It provides a robust theoretical foundation for achieving “high precision and long life” in gear manufacturing. [Prospect] Future research should focus on the synergistic optimization of multi-physics fields during the UVAG process and the development of high-frequency

large-scale integrated equipment to meet the requirements of extreme service conditions in aerospace and industrial robotics.

关键词

Keywords

references

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