现代化加工制造领域,齿轮因其结构紧凑、传动效率高、传动比稳定、承载能力强、使用寿命长等特性,被广泛应用于各种机械装备传动系统中关键的基础零部件。而伴随现代化市场对高精端齿轮需求的增加,齿轮制造技术正逐步以其表面质量为目标,并力求向“成形成性”相互协同的“齿轮抗疲劳”制造方向驱动发展。故,为提高传统齿轮磨削表面质量水平,探索新型加工技术成为我国现阶段齿轮制造业亟待解决的问题。本文通过齿轮二维超声磨削声学系统的设计以及相关加工机理模型的构建,并以材料12Cr2Ni4A、模数3及齿数21的圆柱形渐开线齿轮为试验对象,对比分析了二维超声磨齿前后轮齿表面质量与磨削参数间规律特性。研究内容及结果具体表现如下:（1）以声学系统局部共振设计方法为基础,结合各单元间连续条件、边界条件,按照一体式设计思路构建了成形砂轮“纵-弯谐振系统”的理论模型和频率方程。基于该理论模型,利用MATLAB、ANSYS等分析软件,对系统各部分几何参数进行优化设计,并进行有限元模态分析、阻抗分析实验和超声谐振试验。结果表明,系统实际谐振效果良好、位移响应曲线输出稳定,响应幅度输出可控。（2）根据系统输出端响应结果得知,质点“纵-径”谐振分量初始相位角之差为π/2,且振动轨迹表现为一椭圆形。同时,本文结合圆锥形单颗磨粒去除特性,对超声辅助磨削前后材料去除机理进行了对比分析,具体可表现为:相比传统磨削技术,超声附加条件下单颗磨粒切削轨迹为谐振曲线型,单位时间内切削弧长较长;成形砂轮纵弯振动模式可使其工作端磨粒质点在切削层深度以及宽度方向尺寸增大。故,二维超声辅助磨削可有效提高磨削效率、相邻磨粒间干涉程度。（3）以磨削力、磨削热为参考指标,搭建齿轮二维超声辅助成形磨削试验平台,对渐开线直齿圆柱齿轮先后进行了正交、单因素试验。结果表明:正交试验方案中最优加工组合参数为A3B2C1D2,影响程度顺序为进给速度（Vw）＞径向进给量（ar）＞砂轮转速（n）＞纵向振幅（A1）;相比传统磨削,超声磨削可有效降低加工过程中产生的磨削力、磨削热,且最大降低幅度分别为36.7%、22.3%左右。（4）本文以轮齿表面微观形貌、表面粗糙度、残余应力及显微硬度等表征参数为目标,对比探究超声辅助磨削前后不同磨削参数下相关规律变化特性。具体可表现为:相比传统磨削,超声辅助磨削所得工件表面微观轮廓高低起伏变化程度较小,且凹槽分布较为均匀;所得粗糙度水平最大降低幅度为24.3%;表面残余压应力最大可提高13.2%-34.1%左右、显微硬度可增加至102.2%-106.6%。图55幅,表8个,参考文献69篇。