硬质涂层技术作为一种新兴的表面工程技术，近年来发展迅速，并被广泛的应用于航空、军事、机械制造等多个领域。本文针对基于磁控离子溅射沉积理论的凸轮廓形面强化技术及应用展开研究。以凸轮材料40Cr作为基体材料，利用磁控溅射沉积法在其表面溅射沉积TiAlN硬质涂层，从而减小了凸轮与滚子的摩擦系数，提高了凸轮廓形面的抗摩擦磨损性能。该种表面强化技术在低温环境下进行，可替代传统的热处理工艺（如淬火或表面淬火），消除凸轮工件因热处理变形带来的多余切削加工，可大大节约制造成本。本文对制备的TiAlN硬质涂层试样进行了扫描电镜(SEM)观察、X射线衍射分析、划痕试验以及摩擦试验，以期深入分析TiAlN硬质涂层的性能和微观形貌特征。为深入剖析TiAlN硬质涂层在凸轮啮合过程中的失效机理，确定最佳工艺参数如涂层厚度等，本文SOLIDWORKS建立了凸轮啮合的三维几何模型，并利用有限元软件LS-DYNA对凸轮啮合过程中的动态应力分布进行了归纳和分析。首先根据实际的尺寸利用三维建模软件构建了凸轮滚子啮合的模型，利用有限元的基本理论构建了数学模型，利用测试得到的试验数据构建其材料模型，以及设置约束。为了验证模型的正确性，利用赫兹接触理论与有限元模拟分析得出的应力分布状况进行对比，得出应力分布范围相同，利用赫兹应力求解公式计算得出理论应力值与有限元模拟得出应力值进行对比，二者的差异较小，验证得出模型正确合理。为了验证其摩擦性能，对制备出来的不同厚度下的TiAlN硬质涂层的试件进行了不同载荷以及不同速度下的摩擦磨损试验。通过分析得出了其摩擦学性能与涂层厚度以及载荷和速度的关系，确定了最佳的摩擦系数分布区间，在沉积时间短，涂层厚度薄的情况下，涂层表面质量差，膜基界面结合强度差，受载荷和速度影响较为严重；随着涂层厚度的增加，表面质量提高，膜基界面结合强度增加，因而受载荷和速度的影响逐渐变弱。在制备工艺确定的情况下，涂层的厚度成为衡量涂层性能的决定性指标之一。通过对模拟中不同厚度，不同载荷下的模型模拟得出其应力应变的模拟值进行汇总，结合实际的TiAlN硬质涂层制备经验，得出了涂层厚度为5~7um的厚度区间为最佳的涂层厚度区间，该厚度区间的TiAlN硬质涂层，比较容易制备，且性能良好。通过对应力分布状况的分析以及文献中提到的涂层失效理论进行总结得出了TiAlN涂层的失效机理，为以后的生产起到了一定的理论指导作用。