文献翻译作业汇报

进行了说明，并且也分析了硬化齿轮齿条的应力结果和分
布情况。
模型和方法
齿轮齿条接触理论
齿轮和齿条之间的接 触是线接触。在外部载荷 P的作用下产生的接触应 力，把Ω 1和Ω 2由初始接 触面分散成接触点副。这 种方式允许离散的接触节 点的接触力来代替外部负 载的分布式压力。
模型和方法
硬化齿轮齿条之间的啮合是弹塑性接触，属于一个结 合几何非线性与材料非线性的双线性问题。其特征如下 所示： 硬化层接触材料的非线性：即使在平衡和协调的规律 下，硬化层接触材料的本构方程是非线性的，因为齿 轮齿条硬化层的材料符合弹塑性材料的特性，而这种 特性属于应力应变非线性关系。 齿轮齿条接触状态的非线性：接触表面积和机械性能 发生改变，接触面的点副将出现分离或闭合，滑动或 粘结等现象，这将导致整个结构变形和非线性应力状 态。
模型和方法
SOLID45是一种空间8节点六面体单元，它可以被降解 成一个空间四面体单元和一个没有中间节点的三角形棱柱 单元，并可以用来分析大变形、大应力、塑性和屈服问题。 因此，SOLID45单元被用作齿轮齿条硬化处理的模型。单 元弹性刚度矩阵如下所示：
1 − ������ ������ ������ ������ 1 − ������ ������ ������ ������ 1 − ������ ������ = ������ 1 + ������ 1 − 2������ 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 − 2������ 2 0 0 0 0 0 0 1 − 2������ 2 0 0 0 0 0 0 1 − 2������ 2
结果与讨论
齿轮齿条弹塑性接触分析结果 齿条齿宽确定为145毫米后，便利用齿轮齿条模型对 硬化层进行分析。啮合位置1被选作分析对象，分析结果 如下表所示：
零件 齿面最大应力(MPa) 齿根最大应力(MPa) 许用屈服应力(MPa) 齿轮 齿条 862 1,035 147 213 1,372 1,200
结果与讨论
硬化处理后的齿条 齿面的应力分布在处理 前后几乎是一致的，如 图所示。齿条齿面的最 大应力出现在接触表面 上。应力沿齿厚对称分 布并且位于所述接触区 域的末端。然而，不同 的是硬化处理的齿条齿 面最大应力(1034.5MPa) 分布在硬化层和未硬化 处理区域的连接处。
结果与讨论
硬化处理后的 齿轮齿面的应力分 布在处理前后几乎 是一致的，如图所 示。齿轮齿面最大 应力为861.6MPa。 齿面应力从齿轮接 触副和包角沿着接 触中心对称分布。
自升式钻井平台介绍
自升式钻井平台，又称为 桩脚式钻井平台，是目前国内 外应用最为广泛的钻井平台。 自升式钻井平台可分为三大部 分；船体，桩靴和升降机构。 需要打井时，将桩腿插入或坐 入海底，船体还可顺着桩腿上 爬，离开海面，工作时可不受 海水运动的影响。打完井后， 船体可顺着桩腿爬下来，浮在 海面上，再将桩脚拔出海底， 并上升一定高度，即可拖航到 新的井位上。
引言
自升式钻井平台巨大的负载压力和复杂的工作条件，升
降系统的性能将会直接影响平台的表现。目前，有两种
常用升降系统：液压升降系统和齿轮齿条升降系统。齿 轮齿条升降系统因更快的提升速度，简单的操作和高效
率已得到广泛使用。
齿轮齿条机构连接着自升式平台和桩腿，桩腿上的载荷 通过齿轮齿条机构转移到平台，而该平台上的载荷也通 过齿轮齿条机构传递到桩腿。一方面，齿轮在很长一段 时间的高负荷状态下需要高的强度和韧性;另一方面， 齿轮齿条接触需要高耐磨损性能。
引言
齿轮性能数值分析的现存方法始终围绕验证压力、应 变等参数，而总是忽略接触问题。本文专门介绍了基于有 限元法的齿面硬化数值分析的系统方法。考虑到齿轮宽度 和硬化处理对齿轮齿条应力的影响，本文分析了硬化齿轮 齿条接触问题的特点、硬化层单元的选择和用于弹塑性接 触问题的算法。对齿轮齿条硬化层的材料特性和本构关系
结果与讨论
本文呈现了一种基于有限元法对齿面硬化进行数值分 析的系统化方法。齿轮齿条的应力受齿宽和硬化处理的影 响。在介绍了齿轮齿条接触的有限元法理论和硬化齿轮齿 条的接触特性之后，对材料和表面的硬化处理进行了详细 的讨论，提出了基于有限元方法的齿轮齿条硬化层的单元 选择和齿轮齿条弹塑性接触问题的算法特点，然后对齿轮 齿条硬化层的材料特性和本构关系作了详细地讨论。 本文主要研究如何对40CrMoA齿轮进行激光处理，分 析激光硬化层由外到内的显微结构变化并测量出硬化层的 性能。齿轮磨损模拟测试大大地提高了耐磨损性能，并且 该表面硬化处理技术已正式投入工程应用。
模型和方法
齿轮齿条弹塑性接触 问题的算法：迭代法、增 量法和迭代增量结合法。 迭代增量结合法，即混合 方法，继承了迭代法和增 量法的优点，从而削弱了 各自的不足之处。齿轮齿 条的啮合负荷通过混合方 法分段处理。本文采用该 混合方法作为算法来解决 齿轮齿条的弹塑性接触问 题，如图所示。
模型和方法
本文考虑齿轮齿条 接触硬化层和核心未硬 化层的接触弹塑性有限 元分析。利用ANSYS Workbench中提供的“划 分重组结构”工具，将 模型导入之后，将把齿 轮齿条模型划分成硬化 层齿形区和其他无硬化 区，然后将工程数据中 定义的材料特性添加到 硬化齿形区。
引言
升降齿轮由40CrMoA钢制成。在淬火、回火热处理之后， 升降齿轮具有高的强度和韧性，但齿面的耐磨损性能较 差，严重制约了升降齿轮使用寿命的提高。
激光表面强化技术是一种很有前途的技术，提高了升降
齿轮的表面性能和寿命。与传Hale Waihona Puke Baidu的热处理相比，激光表 面硬化技术具有一系列优点：可控淬硬层深度，硬度增 加15〜20％，耐磨损性高，变形小，显著节能等。
结果与讨论
激光热处理的工艺参数主要包括决定功率密度的激光 输出功率和光斑直径，以及决定激光和工件作用时间 的扫描速度。这些参数直接影响激光硬化层的深度、 宽度、硬度、结构和机械性能。经过无数次的实验， 激光相变硬化工艺参数如下：激光功率 2.5Kw ，扫描 速度15〜20mm/s。 激光淬火后，在垂直于升降齿轮凹槽表面的区域取样 做金相分析,用HXD-1000TMC显微硬度计评估样品的淬 火深度,用VHX-600数字显微镜观察试样激光淬火前后 的微观结构。实验结果表明，激光硬化层的硬度可高 达760 HV0.1，初始质地硬度约为279 HV0.1，硬化层的 深度约为0.75mm，这满足了升降齿轮的技术要求。