针对圆柱齿轮在超声振动研磨加工过程中频率特性研究尚不充分的问题，首先，将带有轮毂、轮辐和轮缘的圆柱齿轮振动等效为多个圆环板的振动耦合，基于Mindlin中厚板理论，结合边界条件及位移、转角、剪力和弯矩的连续性条件，推导了自由状态下齿轮弯曲振动频率方程；其次，利用数值计算和有限元分析（finite element analysis，简称FEA）对圆柱齿轮频率特性进行研究，并通过锤击法模态试验进行验证；最后，对数值计算、有限元仿真与试验测试的数据进行对比分析。结果表明：将圆柱齿轮振动简化成多个圆环板振动耦合研究频率特性的方法具有较高的可行性；对圆柱齿轮频率特性的研究，为圆柱齿轮超声振动研磨加工系统的合理设计提供了理论支持，同时也为中厚圆盘类零件的振动特性分析提供了参考依据。