超声技术在传统加工领域的应用对改进加工性能和提高加工质量等具有很大的实际意义和研究的价值。而超声技术与不同加工工艺结合方式的多样性使得超声辅助加工机理呈现出更多的变化和特点,同时也对相关领域的研究带来了更多的问题和难点。纵向超声辅助外圆珩磨虽然具有珩磨加工工艺的部分特点,但在纵向超声振动和其他因素的共同影响下,油石表面磨粒的珩削特性发生明显的改变,且不同位置磨粒的珩削特性都存在明显的区别。而对这方面的研究还存在明显的不足。因此,本文首先考虑到油石超声振动与工件旋转运动相结合后对磨粒在珩削过程中的运动学特征的影响并对其进行了细致的分析;在此基础上,为进一步明晰纵向超声辅助外圆珩磨中磨粒的珩削机理,针对磨粒的珩削特征进行了建模分析;然后利用模拟仿真的方法探究了磨粒珩削过程中工件内部的等效应力和珩削力的动态变化规律;最后通过试验方法对比分析了纵向超声辅助外圆珩磨与传统外圆珩磨表面的形貌特征和加工参数对表面粗糙度的影响,以及最大珩削深度和工件转速对法向和切向珩削力的影响。主要的研究工作如下:（1）分析了纵向超声辅助外圆珩磨的工艺特点,建立了相应的珩磨模型;重点研究了油石圆弧上不同位置角的磨粒在纵向超声辅助外圆珩磨中的相对运动轨迹和速度的动态变化特征,并基于磨粒的相对运动学模型,数值模拟了不同参数对磨粒的相对运动学特征的影响;结果显示,磨粒的相对运动轨迹随其位置角的不同出现不同程度的倾斜,且磨粒的相对运动轨迹的轮廓间距随着工件半径或工件转速的增大而增大,随着超声振动频率的增大而减小;磨粒的相对运动速度也因位置角的不同而呈现出不同的变化,超声振幅和振动频率的增大主要使得磨粒相对运动速度的极大值增大,工件半径和工件转速的增大会同时导致磨粒相对运动速度的极大值和极小值的增大。（2）建立了磨粒的等效模型,针对不同位置角的磨粒,分别建立了它们在纵向超声辅助外圆珩磨中的珩削模型;基于磨粒的相对运动学特征,结合磨粒的几何参数和珩削条件,分别分析了切入和切出工件材料过程中磨粒的“前、后表面”对工件的珩削作用及其珩削中断的临界条件;基于对磨粒珩削特征的分析及J-C材料本构模型建立了纵向超声辅助外圆珩磨中的珩削力模型。（3）建立了磨粒珩削的有限元模型,通过对纵向超声辅助外圆珩磨中磨粒的珩削过程进行仿真分析,发现工件内部的等效应力分布及其动态变化与磨粒表面的珩削特征相对应;在磨粒切入工件材料的初始阶段,由于二者间的接触面积很小且相对运动速度较快,导致工件内部的应力主要集中于磨粒顶点附近且很快达到或接近珩削过程中等效应力的最大值;在磨粒的切出过程中,由于磨粒后表面珩削作用的中断和前表面珩削作用的逐渐减小,工件内部的最大等效应力值通常会出现一个极小值,在磨粒前表面的珩削作用也中断后,因为工件材料的回弹及残余应力的存在使得等效应力值再次增大;对珩削力的仿真结果显示,无论是在传统外圆珩磨还是纵向超声辅助外圆珩磨中,磨粒的法向和切向珩削力的大小主要与磨粒的最大珩削深度有关,而珩削力的变化快慢则与磨粒相对运动速度的大小有关;传统外圆珩磨中法向和切向珩削力的最大值虽然更小,但纵向超声振动对减少一定时间内的磨粒珩削作用时间,尤其是对减小切向珩削力的均值有很大的帮助。（4）为了实现纵向超声辅助外圆珩磨中油石稳定均匀地振动,通过有限元仿真的方法对矩形开槽变幅装置的输出端面的振幅分布进行了优化;搭建试验平台并进行了外圆珩磨试验,分析超声振动、工件转速、珩磨时间及它们之间的相互作用对06Cr19Ni10不锈钢工件表面粗糙度的影响;纵向超声辅助外圆珩磨的工件表面形貌主要由密集的微小凹坑组成,且表面粗糙度随加工参数的变化规律与传统外圆珩磨存在较大的不同;相比之下,传统外圆珩磨的表面粗糙度受工件转速的影响较明显,多数情况下传统外圆珩磨的表面粗糙度值比纵向超声辅助外圆珩磨小,但在工件转速较大时结果相反;对表面粗糙度影响较大的相互作用则主要存在于超声振动与工件转速之间;对传统外圆珩磨和纵向超声辅助外圆珩磨中的珩削力进行试验研究,试验测得珩削力的均值的特点和变化趋势基本与仿真分析结果相一致;最终可得出结论:适当地增加工件转速有利于改善纵向超声辅助外圆珩磨06Cr19Ni10不锈钢工件过程中的珩削力,同时,适当地延长珩磨时间有利于改善表面粗糙度。