齿轮具有传动比稳定、高承载能力、高效率等优点,被广泛应用于航空、风电、汽车、船舶等装备的运动与动力传递。然而,齿轮在服役过程中仍然面临点蚀、剥落、齿根断裂等失效问题,严重制约我国高端装备的可靠性与安全性。随着现代工业的迅速发展,对齿轮的表面质量、疲劳强度、可靠性的要求日益提高,齿轮加工制造已由传统的“控形”制造转向“形性协同”制造。提高齿轮表面质量方式包括喷丸强化、表面热处理、光整加工等,其中喷丸强化具有强化效果显著、低成本、高效率、环保的特点,在齿轮行业内受到广泛的运用。齿轮喷丸后的表面量受弹丸速度、弹丸直径、喷射角度、喷丸覆盖率等众多工艺参数的影响,导致喷丸工艺参数的选取严重依赖经验,强化效果欠佳。若喷丸工艺参数选择不当,甚至会破坏齿轮表面完整性,造成资源的浪费。针对喷丸工艺参数与材料表面完整性之间关联规律不明确的问题,本文建立喷丸气固两相流模型,研究喷丸气压、喷射距离、弹丸流量等喷丸设备参数对弹丸速度的影响规律;进一步建立了随机多弹丸喷丸有限元模型,采用基于位错的弹塑性本构,分析弹丸速度、弹丸直径、喷射角度、二次喷丸对材料表面的影响;随后开展齿轮钢喷丸强化工艺与表征试验,阐明喷丸工艺参数对齿轮钢表面完整性的影响规律,为高性能齿轮喷丸强化提供理论依据。主要研究内容如下:（1）基于CFD的弹丸速度研究。基于某喷丸机发生系统中的文丘里喷管几何参数和喷丸设备参数的范围,建立喷丸气固两相流模型,研究喷丸气压、弹丸流量和喷射距离等喷丸设备参数对弹丸速度的影响;（2）喷丸工艺参数对表面完整性参数的影响分析。根据喷丸过程中弹丸在空间随机分布的特征,建立随机多弹丸喷丸有限元模型,采用基于位错的弹塑性本构,探究弹丸速度、弹丸直径、喷射角度等喷丸过程参数和二次喷丸对材料表面形貌、位错胞尺寸和残余应力的影响;（3）齿轮钢喷丸工艺与表征试验。根据大模数风电齿轮的齿面几何与加工工艺确定样件的几何尺寸和加工工艺,开展喷丸强化工艺与表征试验,检测喷丸前后试件表面粗糙度、残余应力、硬度等表面完整性参数,探究喷丸对材料表面完整性的实际作用效果,并对比仿真与试验结果,验证模型的正确性。