扭杆弹簧作为一种性能优良的弹性元件被广泛地运用在各种车辆悬架系统中。车辆在行驶过程中,扭杆弹簧通过弹性扭转吸收和释放能量,到达缓冲和减震的目的。工作中扭杆弹簧经常受到大的应力、应变、冲击和交变扭矩载荷的作用,容易在扭杆表面发生疲劳断裂,严重影响车辆的使用寿命。滚压加工可以降低扭杆弹簧表面粗糙度、提高表层硬度和残余压应力,若滚压工艺参数控制得当可以获得良好的加工表层性能,提高扭杆弹簧的抗疲劳性能,延长其使用寿命。目前对扭杆弹簧滚压加工表层性能研究尚不完善,导致扭杆弹簧滚压加工工艺缺少理论支撑和指导,影响其生产效率和产品合格率。所以亟需开展高强度钢滚压加工表层性能试验研究,对滚压加工表层性能进行优化控制,提高扭杆弹簧的抗疲劳性能。主要研究内容如下:(1)基于弹塑性力学理论,研究高强度钢滚压加工表面光整机理。开展高强度钢滚压加工表面光整试验,试验结果表明滚压加工过程中,滚轮将工件表面波峰金属压人波谷,从而降低工件表面粗糙度,且滚压深度和滚压次数增加或者进给量和工件转速降低可以获得更好的表面加工质量。结合正交试验,采用多元线性回归方法获得了表面粗糙度的幂指数预测经验公式。(2)开展高强度钢滚压加工表层强化机理研究,通过SEM和EBSD分析手段发现滚压加工可以细化工件表层马氏体晶粒,表层平均晶粒尺寸从0.8129μm降低为0.4736μm,且马氏体晶粒沿滚压方向发生了滑移。开展高强度钢滚压加工表层强化试验,试验结果表明滚压加工可以提高工件表层硬度和残余压应力,且表面显微硬度和残余压应力随着滚压深度和滚压次数的增加而增大,随进给量和工件转速的增大而减小。结合正交试验,采用多元线性回归的方法获得表面显微硬度和残余压应力的幂指数预测经验公式。(3)通过有限元仿真方法建立了高强度钢滚压加工表层残余应力场预测模型。仿真结果表明,高强度钢滚压加工表面出现残余压应力,随着深度的增加压应力先增大后减小,且表面残余压应力和压应力影响深度随滚压力和进给量的增大而增大,随工件转速、滚轮半径和滚轮圆角半径的增大而减小。通过滚压加工试验发现,工件滚压表面残余压应力仿真值与试验值误差小于20%,且两者随滚压工艺参数的变化趋势一致,验证了预测模型的正确性。(4)分析了高强度钢超声滚压加工作用机制和滚珠的运动轨迹方程。通过有限元仿真方法建立了单点超声冲击模型,结果表明工件表层塑性应变随振动次数的增加而增大,但在冲击次数超过41次后,幅值趋于稳定。建立高强度钢超声滚压加工表层残余应力场预测模型,超声滚压加工表面残余压应力和压应力影响深度随静压力、振幅和频率的增大而增大。