本文主要研究小切深条件下磨削颤振对工件表层残余应力的影响机理,磨削颤振是发生在砂轮与工件表面强烈的自激振动,它使砂轮在工件上的切入深度呈动态变化,从而影响磨削力以及工件表层温度梯度,进一步影响工件表层残余应力分布。残余应力是衡量表面完整性的重要指标之一,随着科学技术的不断发展进步,对零件的表面完整性要求越来越高。磨削加工一般作为切削加工的最后一道工序,将直接决定着工件的表面完整性。这就使得对磨削加工工件残余应力的控制就变得尤为重要。本文通过建立关联系统颤振因素下残余应力理论预测模型,结合试验结果对比分析研究小切深条件下磨削颤振对工件表层残余应力的影响机理。主要研究内容如下:（1）将磨削系统假设为弹簧质量系统,建立两自由度的动力学模型。利用时间延迟微分方程求解动态磨削力,用于动态温度场的求解。基于单颗磨粒模型,将单颗磨粒磨削力分为滑擦力、耕犁力和切削力三部分进行求解。考虑磨粒在砂轮上随机分布,导致切削过程中未变形切屑厚度不一致,引入瑞利概率密度函数计算单颗磨粒平均磨削力,用于机械应力的计算。（2）基于jeager移动热源理论,结合小切深磨削特点选用三角形热源模型。根据金属材料的热传导理论,建立考虑磨削颤振因素下的二维平面微分方程。将工件离散化为二维平面网格结构,采用差商代替微商的思想建立有限差分方程,求解不同颤振强度下工件表层动态温度场分布。（3）基于单颗磨粒切削过程,结合Hertz滚滑动接触模型建立单颗磨粒接触模型。对单颗磨粒法向与切向分布应力的Boussinesq解进行积分得到单颗磨粒作用下,工件内部任意点产生的机械应力;根据Timoshenko热弹性理论计算得到工件内部由于温度作用引起的热应力。引入Mcdowell提出的混合算法,并结合随动硬化准则、Von Mises屈服准则建立残余应力理论预测模型,将机械应力与热应力分别带入残余应力理论预测模型中,获得关联系统颤振因素下工件表层残余应力分布情况。通过改变接触刚度、磨削深度等参数,来分析不同颤振强度对工件表层残余应力的影响。（4）根据仿真模型选用的加工参数进行多组平面磨削试验,将不同颤振强度下测得的动态磨削力以及工件表层残余应力分布与仿真结果进行对比,验证仿真模型的正确性。研究结果表明:砂轮与工件间接触刚度增大,砂轮与工件间颤振强度增强,证明了接触刚度是表征颤振强度的重要参数,并通过实验进行了验证。砂轮与工件表面强烈的颤振作用,使得砂轮与工件表面的挤压摩擦作用增强,工件表层温度升高且沿深度方向温度梯度增大。因此,工件表层热应力占主要作用而表现为残余拉应力,次表层机械应力占主要作用而表现为残余压应力。随着颤振强度的增强,残余拉应力与残余压应力呈增大的趋势。