三峡升船机作为目前世界上规模最大的齿轮齿条爬升式升船机,其承载承船厢规模高达3000吨级,最大过坝提升扬程高达113m。因此,其齿条模数高达62.667,属于超大模数齿条。齿条齿坯采用铸造工艺加工而成。一方面齿条长期暴露在恶劣的外部环境下运行,另一方面铸造工艺缺陷带来的影响,如此使得齿条在服役一段时间后出现了表面裂纹和夹渣。升船机采用齿轮齿条相啮合的方式垂直提升,齿条的安全与否直接决定了升船机能否安全稳定地运行。为了能准确预测出大模数齿条在现有缺陷分布影响下进行寿命预测,以便后期对齿条进行修复提供理论依据,本文开展了以下工作:（1）为了模拟齿条真实的受载情况,将齿条齿面离散为15个加载区域进行啮合力的加载,建立了大模数齿条的有限元子模型,运用Franc3D在齿条有限元子模型中插入裂纹或夹渣来计算齿条裂纹扩展过程中的应力强度因子;引入相互影响修正系数表征双共线裂纹之间的相互影响效应,分析了裂纹间距比和偏置距离对修正系数的影响。结果表明,=1.3是双裂纹相互影响的间距比阈值,当双裂纹扩展至间距低于这个阈值时,双裂纹之间开始产生较明显的相互影响,初始偏置距离对双裂纹之间的干涉效应很小。（2）为了研究夹渣与裂纹的耦合效应以及夹渣对裂纹扩展的影响,建立了双共线裂纹及单夹渣扩展齿条模型,探讨了双共线裂纹及单夹渣扩展过程中的间距比阈值及初始间距阈值,计算了双共线裂纹及单夹渣在扩展过程中间距比与应力强度放大因子变化规律,分析了在表面高频感应淬火影响下双共线裂纹及单夹渣在连通过程中的载荷循环次数修正系数,提出了双共线裂纹及单夹渣联通准则及运用该准则进行寿命预测的步骤。结果表明,当0<<1.5时,>1.028,双裂纹与夹渣的干涉效应明显;当1.5<<5.7,1<<1.028时,双裂纹与夹渣之间出现干涉效应,但其强化效果并不明显;当>5.7时,<1,双裂纹与夹渣之间几乎不存在干涉效应;从而得出当初始间距>26时,在升船机齿条设计寿命35年内可认为双共线裂纹和夹渣是相互独立的。（3）为了测定大模数齿条制造材料G35Cr Ni Mo6-6+QT1的力学性能参数,提出了一种改进的小尺寸试样法,测定了齿条材料G35Cr Ni Mo6-6+QT1试样的断裂韧度,同时分别使用拉伸试验和硬度试验测定了试样的塑性延伸强度、抗拉强度和硬度值;分析了裂纹尖端塑性区对裂纹尖端应力场的影响,修正了传统小尺寸试样法中断裂韧度条件值与试样厚度之间的关系,根据各尺寸齿条材料试样的断裂韧度条件值得出了材料的最终断裂韧度值。结果表明,材料G35Cr Ni Mo6-6+QT1在淬火前后值分别为140.57MPa√m、124.30MPa√m;淬火前塑性延伸强度Rp0.2=690.46MPa,淬火后Rp0.2=1286.87MPa;淬火前抗拉强度Rm=898.57MPa,淬火后Rp0.2=1422.45MPa;淬火前试样硬度值分别为HRC24.6～25.4,淬火后试样硬度值后HRC46.2～47.1。（4）考虑裂纹闭合效应对裂纹扩展速率的影响,推导了能完整表征初始扩展阶段、稳定扩展阶段和快速扩展阶段的疲劳裂纹扩展速率表达式;根据单节齿条的表面探伤结果,基于蒙特卡洛法对裂纹及夹渣在齿条上的分布进行抽样,在此基础上使用多项式混沌理论和非线性Wiener退化建模理论预测了大模数齿条的疲劳裂纹扩展寿命。结果表明,对于多裂纹含夹渣的分布情况,基于多项式混沌理论预测得齿条寿命为62年;基于非线性Wiener退化模型预测得61年;采用Miner疲劳累积损伤理论,可得大模数齿条的疲劳寿命为79年;由此得出,本文预测的结果相比于Miner准则的计算结果更为精确,两种预测方法计算结果误差为2.29%,证明了预测结果的准确性。通过研究,揭示了淬火工艺、裂纹与夹渣对三峡升船机大模数齿条疲劳寿命的影响,预测了在裂纹与夹渣影响下的大模数齿条疲劳寿命,为大模数齿条的维护周期的制定提供了理论参考依据。