顾维超 梁培生 孟 淼

（1.中船澄西船舶修造有限公司，无锡 214400；2.江苏科技大学 机械工程学院，镇江 212000）

海洋平台是海洋油气勘探、开发的重要设施。齿轮齿条升降机构是自升式海洋平台的重要组成部分，它在工作过程中承受整个平台的载荷及自重，其安全性对于平台的正常工作起着至关重要的作用。对于齿轮的接触强度，国内外学者已做出了大量的研究。然而对于齿轮根部裂纹对齿轮齿条强度的影响，目前研究的文献比较少。本文针对齿轮形成裂纹时，裂纹的不同宽度、长度、深度等对于齿轮接触应力、弯曲应力的影响进行分析研究。本文研究结果对海洋平台的性能检测和新平台的设计具有一定的参考意义。

1 齿轮齿条有限元模型的建立

1.1 升降装置的主要参数

用以分析的平台升降装置其参数如下：齿轮齿数7，模数为100，齿轮齿厚为200mm，压力角为25°。齿条厚度为200mm，齿距为314.16mm。齿轮为渐开线齿廓。

1.2 含裂纹齿轮三维模型的建立

当齿轮不断承受交变载荷时，齿根承受的弯矩是最大的，会有严重的应力集中现象，从而使齿根产生裂纹。研究裂缝的学者对如何确定齿根危险截面部位提出了许多种方案，但目前最权威的一种方法还是hofer法。hofer经多次试验，提出：与齿的中轴线成30°角画一根和齿根过渡圆弧的切线，得到两个切点的连线，即为根部的危险断面，如图1所示。

图1 齿根的危险断面

通常，齿轮承受拉力的一边会更容易形成裂纹。为了模拟根部裂纹，本文采用切除材料的办法进行实体建模。……