透平机是一种广泛应用于航空、航天、航海、汽车、工程机械、发电机组等领域的能量转换机械。其中,叶轮是透平机的关键零件,起着能量转换的作用。而叶轮是一种结构复杂的零件,加工困难。叶轮的叶片一般比较薄,刚性差,在加工过程中易产生颤振和较大的切削变形。而颤振会使切削过程中的切削力增大,使切削中产生的变形进一步增大,影响叶轮的叶片的表面质量以及加工精度。本文主要针对叶轮叶片在加工过程中的颤振、变形进行建模仿真,并建立了颤振和变形的耦合模型,以研究在切削过程中颤振对切削变形和加工精度的影响。首先对再生型颤振理论中的动态切削厚度模型进行了改进,并依此建立了立铣刀侧铣切削力模型。将叶轮叶片简化为固定端约束的矩形悬臂梁结构,将考虑了颤振因素的切削力模型求得的切削力作为叶片变形模型的输入。在分析叶片侧铣变形时,将简化后的叶片变形模型分解为弯曲变形模型和扭转变形模型。弯曲变形则是根据材料力学理论进行分析。扭转变形则是典型的杆件约束扭转,根据约束扭转变形分析理论进行分析。将颤振和变形进行耦合,建立耦合颤振因素的侧铣变形模型。针对轴流式叶轮的叶片简化模型进行了仿真求解。针对简化后的轴流式叶轮叶片,首先利用有限元法提取其相应轴向切深的刚度曲线,以便进行后续仿真。针对再生型颤振采用Runge-Kutta法对其进行颤振时域仿真,求解切削力模型,得到不同参数、不同切削状态下的切削力。在进行变形仿真时,以切削力模型求得的切削力作为输入,按照设定好的载荷施加规则施加载荷,以模拟实际切削过程,得到叶片的变形、回弹、以及塑性变形。进行了相切削实验验证,验证了切削力模型以及变形仿真的合理性,分析了仿真和实际存在误差的原因。针对径流式(离心式)叶轮叶片进行仿真求解。对于径流式叶轮叶片的仿真,首先要提取其随切削位置变化的刚度曲线,以及轴向切深随切削位置变化的曲线。在加工叶轮时采用锥度球头铣刀,对立铣刀模型进行了修正。然后对叶轮的吸力面进行了颤振仿真,求解切削力模型得到切削力,并按照同样的变形仿真参数进行耦合颤振因素的变形仿真,分析侧铣过程中产生的切削变形、回弹及塑性变形现象。针对不同的切削参数进行了实验,验证了颤振变形耦合模型的合理性。