振动时效是一种消减工件残余应力快捷、有效、环保的方法,具有广泛的应用前景。目前振动时效主要应用于较低固有频率的工件,对于较高固有频率的工件,由于现有普通激振器产生的激励频率无法接近或达到工件的固有频率,因此无法实现高刚度工件发生共振以产生足够的动应力,达到消减工件残余应力的目的。为了解决这一问题,提出了采用非线性超谐振动时效的方法,利用超谐振动的高阶达到工件的固有频率,但振动时效的本质是让工件发生振动,产生足够大的动应力去消减残余应力,而超谐共振相对复杂,如何通过修改非线性振动时效工艺参数,让超谐振动高阶振动能产生足够大的振幅,从而满足振动时效的需求,一直是一个较难解决的问题。本文将深入研究非线性振动时效工艺参数对超谐共振效果的影响。首先根据非线性振动时效方法,建立非线性超谐振动时效系统的数学模型,通过对模型进行非线性振动定量方法的分析,可以得知非线性参数较强的非线性模型的激励振幅与超谐共振振幅关系规律;由于非线性振动时效系统中,主要的非线性部件是非线性弹簧,而非线性弹簧的参数在很大程度上决定了整个系统的非线性参数。为了更进一步研究非线性弹簧参数对非线性振动时效系统的影响,应用ADAMS软件进行振动仿真,分析不同特性方程的非线性弹簧与产生超谐振动共振振幅的关系规律,并通过搭建非线性超谐振动台选取不同特性方程非线性弹簧进行模拟试验;最后由仿真分析和模拟试验提供的基础对非线性弹簧进行设计,搭建起非线性超谐振动时效台,研究激振器输出的激振力的大小、工件的支撑方式等工艺参数对超谐共振效果的影响,并选择合适的振动时效工艺参数对高刚度的圆柱工件进行振动处理。得到以下结论:（1）非线性超谐振动系统中的非线性弹簧起到重要的作用,其特性方程中的非线性项的方次项决定系统发生超谐振动阶数;系统为强非线性振动时,较小激励振幅可获得较大的共振振幅;随着三次项非线性刚度参数增大,共振曲线向右移动,共振振幅增大,说明其非线性特性越来越明显。（2）非线性超谐振动台ADAMS振动仿真结果与其模拟试验结果对比发现,随着非线性弹簧二次项和三次项的刚度参数的增大,共振振幅都逐渐增大,说明其非线性超谐振动效果越来越强,其非线性刚度参数与共振振幅关系规律相同,验证仿真模型的正确性。（3）非线性超谐振动台振前扫频得到振动台固有频率为210Hz,当激励频率为70Hz时,非线性超谐振动平台能产生激励频率的三倍频,说明非线性振动平台发生了三阶超谐振动,振动台能实现激励频率放大效果。（4）当工件的支撑方式为刚性支撑时,工件发生整体的跳动而使振动能量损失;当工件采用橡胶垫为支撑时,可以有效地使能量集中作用于工件中部而发生弯曲变形。（5）激振器输出的激振力会对工件进行超谐共振的各阶频率响应结果有影响,激振力越大,工件的各阶频率响应共振振幅越大;激振器的刻度盘角度为45°时,圆柱工件的超谐共振效果最好。（6）当非线性超谐振动台在激励频率分别为圆柱工件一阶固有频率125Hz、二阶固有频率251Hz的一半即62.5Hz、125Hz作用时,圆柱工件加速度幅值曲线与其模态仿真一阶振型、二阶振型曲线基本相同,说明圆柱工件在非线性超谐振动平台的作用下产生了二阶超谐共振,非线性超谐振动台实现了对高刚度工件超谐振动时效处理。