机械加工的表面质量对零件的耐磨性、抗疲劳性、抗蚀性等性能有很大的影响,因此提高零件的表面质量是机械加工中一项重要的工作。超声滚压加工技术作为一种新型的表面强化手段在机械领域得到了广泛的发展,它具有弹性压力小、摩擦力小、表面材料光滑且耐磨性高等一系列优点。首先阐述了超声滚压装置中设备的选择及设计,变幅杆作为超声振动系统中的重要组成部分之一,对它的选择及设计进行了详细的分析。对在超声滚压过程中出现的振动情况做出了相应的分析,再生型颤振是影响滚压过程产生不稳定加工的重要原因,它的产生严重的影响了滚压加工精度及工件的表面性能。基于线性理论建立了超声滚压加工系统的单自由度力学模型,对其进行稳定性分析及推导得到颤振的临界极限状态。运用MATLAB软件仿真得到超声颤振系统的稳定性叶瓣图,并仿真分析重叠系数、等效刚度、阻尼系数及固有频率不同的动力参数对颤振稳定性的影响。利用Simulink工具箱仿真绘制出不同滚压宽度的时域图,得到振动系统发生颤振的临界极限状态。选取不同的重叠系数、主轴转速及滚压次数对零件进行加工,并对其进行表面性能测量,使用粗糙度仪及硬度计采集数据,分析不同因素对材料表面性能的影响。针对颤振产生的机理寻求抑制及消除颤振的措施,为今后提高被加工零件的表面性能提供良好的理论基础。最后通过理论力学与接触力学相结合基于赫兹理论来探究零件的弹塑性变形,并分析材料的残余应力及其对材料疲劳寿命的影响。利用ANSYS软件对超声滚压加工进行模拟分析,得到变形的应力应变状态,为进一步研究超声滚压加工提供了良好的思路。