随着高速列车和航空、国防领域的快速发展,齿轮传动的应用日益广泛,同时对于高速、重载条件下齿轮传动的稳定性和传动性能也提出了更高的要求。如何提高齿轮的强度和表面质量,成为齿轮传动领域发展研究的重要方向。齿轮的强度和表面质量直接影响着整个传动系统的质量和寿命。因此研究高质量、低成本的齿轮表面强化方法具有重要的现实意义。本文详细介绍了齿轮齿面强化技术的国内外发展现状,对各类强化方法的优缺点进行了总结和对比。结合超声滚压强化技术和渐开线展成原理,搭建了一套可用于渐开线直齿圆柱齿轮的齿面超声滚压强化装置,实现了齿轮不规则表面的强化加工。具体的研究工作有：(1)结合超声滚压强化技术的加工原理,确定齿轮齿面超声滚压强化装置的总体方案。针对被强化齿轮的轴向进给运动,运用Ⅰnventor软件完成齿向进给装置的设计。(2)完成超声工具头的结构设计。首先运用Pro/E完成超声工具头的虚拟结构设计,其次应用有限元分析法,以超声系统沿纵向振动频率与超声波发生器外激频率保持一致为优化目标,对超声工具头的关键尺寸进行优化设计。最后完成新设计工具头的加工组装。实验测量结果表明通过有限元分析计算所得的超声工具头能满足共振要求,即其谐振频率模拟值与实验测量值基本一致。(3)完成超声变幅杆的选型和节点分析,对装置安装时的位置偏差进行误差分析。以面积系数N相等时放大系数最大为原则,选取阶梯形超声变幅杆,通过模拟分析确定变幅杆的位移节点；并利用Matlab软件对装置安装误差所产生的工具头轨迹与标准渐开线的偏移进行分析。(4)完成超声强化实验验证,分析总结实验结果。分别对不同齿面实施不同的实验方案,综合分析静压力和重复加工次数对齿轮齿廓偏差、齿面粗糙度和齿面残余应力分布情况的影响。经过超声滚压强化处理后,被强化齿轮的齿面粗糙度有明显改善,但粗糙度值减小到一定范围内后趋于稳定；齿面残余应力表现为残余压应力,并随着静压力的增大和重复加工次数的增多而变大；对于齿廓偏差,超声强化的修正作用较小。