磨削振动是发生在工件表面材料去除过程中的系统振动学现象,其往往会引起磨削系统力学参数的动态变化,从而影响加工工件的表面质量。尤其是系统颤振现象,同时,系统颤振也会对加工工件变质层特征及其分布产生一定的影响。磨削淬硬强化技术是近年来常用于工件表面材料去除的多场耦合式绿色复合加工工艺,该工艺将冶金物理过程与磨削技术相融合,直接利用加工过程中的热力耦合作用,使工件表层组织产生相变,从而形成强化变质层。与此同时,磨削淬硬过程中不可避免地伴随着颤振现象,颤振不仅可以直接影响加工工件表面质量,还可以基于系统动态特性的强弱通过宏观动态热力耦合作用直接影响淬硬工件变质层的动态分布特征,从而间接影响了加工工件的表面质量。基于此,本文建立了磨削淬硬复合加工过程的动态磨削力、动态温度场、动态组织相变以及工件微观表面形貌的多场耦合模型,并同时结合磨削实验,深入研究了干磨削条件下系统颤振对磨削工件表面强化质量的影响机理,对于实现磨削淬硬工件变质层质量控制具有重要的理论和实践意义。论文的主要研究内容如下:（1）对磨削淬硬强化加工材料去除过程进行动力学建模。时域上,采用数值与解析相结合的方式,获得了磨削系统加工过程中的颤振情况以及动态磨削力的分布特征;频域上,在建立动力学方程的基础上,研究了磨削淬硬加工过程中系统的动态稳定性及可靠性分布特征,提出了砂轮与工件间的法向接触刚度可以一定程度上反映颤振强弱。（2）将磨削系统动态特性耦合至温度场分析中,采用有限差分法对磨削淬硬加工过程中的动态温度场进行数学建模,并通过解析方法验证了差分算法的可行性。基于建立的三维有限差分模型,研究发现动态温度场呈现带状分布,且分布随着切削区域的移动而变化,并在宽度方向上呈现一定的椭圆状分布;同时,对比了不同系统动态特性强度下的温度场空间分布及变质层厚度的分布规律;此外,求解了不同预置磨削深度下温度场及其分布情况。（3）基于求得的动态热力耦合分布特征,采用元胞自动机与有限差分相结合的方式对磨削淬硬工件变质层动态形成过程进行深入的机理分析,获得了磨削淬硬加工过程中接触区组织奥氏体化、碳扩散及马氏体化的时域和空间分布特征,研究了系统动态特性强弱对奥氏体晶粒尺寸及马氏体形状和含量的影响规律;此外,对比了不同系统动态强度下,变质层马氏体含量的分布规律,发现并提出磨削颤振可以在一定程度上增大工件接触区变质层厚度,而变质层的强化效果却因颤振的存在而减弱。（4）在考虑砂轮表面非高斯分布与系统动态强化特征的前提下,建立了基于变质层动态强化特征的磨削工件表面微观形貌的数学模型,研究了工件表面动态硬度分布情况,从而获得了砂轮与工件间由于硬度动态变化所产生的动态回弹量,并将结果耦合于表面微观形貌的计算中;对比了不同预置磨削深度所引起的动态强化效果的差异性对工件表面粗糙度沿工件长度方向的分布规律的影响,同时研究了磨削颤振对淬硬工件表面微观形貌的影响。（5）开展了不同动态强度下的磨削淬硬实验研究。基于应力刚化效应并结合实验发现,可以通过调整预应力的大小而一定程度上控制颤振强度,于是检测并分析了不同颤振强度下磨削工件变质层组织分布及微观表面形貌特征;同时,通过改变预置磨削深度,检测并研究了不同强化效果下淬硬工件表面硬度及粗糙度的分布情况,进一步揭示和验证了系统动态特征对变质层分布及淬硬工件表面微观形貌的影响机理。