凸轮与挺柱是发动机配气机构中保证发动机工作可靠性及使用寿命的关键零部件之一,其功用是带动气门开合,以控制新鲜空气的吸入与废气的排出。在实际工况下,凸轮与挺柱在高载荷的循环交变应力作用下进行接触,工作环境非常恶劣。这使其接触副表面易产生接触疲劳失效和滑动磨损,从而影响配气机构乃至整个发动机的正常运转。所以,对于凸轮与挺柱材料接触疲劳与滑动磨损性能的强化研究具有十分重要的意义。本文采用表面超声滚压工艺分别对凸轮材料C53和挺柱材料GCr15进行强化,并明晰了该工艺对两种材料接触疲劳和滑动磨损性能的强化机理。主要研究内容如下:(1)研究了不同表面超声滚压工艺参数下凸轮材料C53和挺柱材料GCr15表层特性。研究发现:在滚压道次为3次时,600 N静压力可使C53材料获得最优的综合表层性能;GCr15材料在1000 N下获得最佳的表面质量,而在1200 N下获得最高的显微硬度及残余压应力。在1000 N静压力下,3次超声滚压加工可使C53材料获得最优的综合表层性能;3次超声滚压加工可使GCr15材料获得最好表面质量和最高的残余压应力,但5次加工使其获得最高的显微硬度。(2)在表面超声滚压工艺参数对凸轮材料C53和挺柱材料GCr15接触疲劳性能的影响研究中发现:加工3次条件下,随着静压力增加,凸轮与挺柱材料的抗疲劳性能均呈现出先上升后下降的趋势,且分别在静压力600 N和1000 N下表现出最好的抗接触疲劳性能。在规定的静压力下(凸轮材料静压力为600 N,挺柱材料静压力为1000 N),两种材料的抗接触疲劳性能随着加工次数的增加,同样呈现出先上升后下降的趋势,且均在加工道次为3次时达到最好的抗接触疲劳性能。(3)研究了不同表面超声滚压工艺参数下凸轮材料C53和挺柱材料GCr15滑动磨损性能。研究结果表明:当加工道次为3次时,凸轮材料与挺柱材料的耐磨损性能随着静压力增大,均呈现先升高后降低的趋势,并分别于600 N和1000 N静压力下获得最优的耐磨损性能。在规定的滚压静压力下,两种材料的耐磨损性能随着加工次数增加,均先增加而后下降,且均在滚压道次为3次时获得最佳耐磨损性能。