摩托車的齒輪有很多，如初級主、從動齒輪，主副軸變速齒輪，腳、電啟動齒輪，后傳動齒輪（踏板車），平衡齒輪，正時齒輪（OHV頂桿式發(fā)動機），轉速表（速度計）齒輪，機油泵齒輪等。其作用都是為了傳遞動力或改變速度。但由于使用的場所不同，齒輪工作過程中所受的沖擊、脈動、彎曲、扭曲等交變負荷也不同。齒輪出現(xiàn)的故障也不一樣。按主要型式分為兩大類：一類是齒輪嚙合噪聲；另一類是齒輪損傷。本文主要結合一些實例就摩托車齒輪損傷這一類故障做一分析與探討，供大家參考。
按我國國標《齒輪輪齒損傷的術語、特征、原因》，齒輪損傷的基本類型分為輪齒折斷、齒面疲勞、膠合、磨損、塑性變形及其他損傷等6種類型。而根據(jù)摩托車齒輪的實際情況，常見的損傷形式主要有磨損、齒面疲勞、輪齒折斷三種類型。
一、 磨損
1、故障現(xiàn)象
齒面磨損得發(fā)亮，齒厚（或公法線長度）變薄，工作齒面與不接觸部分交界處出現(xiàn)磨損臺階。嚴重的齒頂變尖，齒頂外徑變小，甚至整個齒被磨光。
2、故障原因
主要是由齒面間的滑動磨擦力所引起，具體原因有：
1）潤滑油中帶有鐵屑、沙石等硬顆粒狀污垢，起著磨粒作用。特別是在多灰塵的地區(qū)，若發(fā)動機密封性不好，容易發(fā)生該類磨損。
2）齒面粗糙度太差，嚙合過程中摩擦阻力大，磨損也快。當一對齒輪副的齒輪表面硬度相差懸殊且硬齒面的粗糙度較高時，對于軟齒面來說它就起著切削刃的作用，軟齒面很快被磨損。
3）潤滑油黏度偏低，造成油膜厚度不夠。
4）齒面硬度不夠，或硬化層深度太薄，不耐磨。
5）齒厚（公法線長度）偏大或箱體中心距偏小，造成嚙合側隙太小，不能形成油膜而引起磨損。
3、對策
1）保證發(fā)動機潤滑系統(tǒng)的密封性，齒輪箱拆卸過后要記住更換密封墊或涂密封膠，避免沙塵進入；同時按要求及時更換潤滑油的干凈。
2）提高加工的齒面精度，尤其是一對軟硬懸殊的齒輪副中的硬齒，必須有足夠低的粗糙度。
3）換用黏度較高的潤滑油。
4）保證熱處理質量，尤其是硬化層深度及表面硬度。
5）保證機加工質量，控制齒厚及箱體中心距。
4、實例
1）故障。一輛摩托車騎行5000km后，里程表失效不轉。拆開速度表齒輪，發(fā)現(xiàn)主、從動齒輪都已磨損，尤其是從動齒輪（小齒輪）磨損嚴重。
2）檢測。先查看外觀，齒輪箱內已無潤滑油，齒輪表面粘有許多沙塵等污垢。齒面粗糙度及潤滑油黏度（是潤滑脂）沒有問題。檢測故障零件尺寸，齒厚已明顯變小。這一現(xiàn)象說明齒輪在熱處理質量方面有問題，由于表面無點蝕現(xiàn)象，說明表面硬度無異常，很有可能是硬度層深度不夠造成的。
3）分析。從上述檢測情況看，引起齒輪磨損的主要原因有兩方面：一是齒輪箱的密封性不好，造成泥沙等硬顆粒狀污垢進入齒輪箱內，在齒面間起著磨粒作用而產生磨損；二是從動齒輪的硬度及表面硬度偏低，更加劇了該齒輪的磨損。
二、 齒面疲勞
1、故障現(xiàn)象
故障形式有面點蝕和剝落兩種。點蝕主要表現(xiàn)在齒面出現(xiàn)麻坑凹點，剝落則是點蝕坑的擴展，出現(xiàn)成片剝離齒面。
2、故障原因
主要是由于作用在齒面上的接觸應力超過了材料的疲勞極限。具體原因有：
1）材料有缺陷。鋼中非金屬脆性夾雜物多，或鋼材的纖維流向與工作面方向不一致（成90°時疲勞壽命最低）。
2）齒面脫碳。滲碳齒輪表面含碳量為0.3%～0.6%（滲碳齒輪表面含碳量一般為0.7%～1.0%,0.8%～0.9%時較理想），齒面脫碳層為0.2mm時，容易產生疲勞裂紋。
3）齒面加工方法。由于滾齒、插齒、剃齒等加工方法的刀痕方向與嚙合線方向的夾角不同，齒面接觸疲勞壽命也有所差異。這一點常常不被人注意，實踐證明，剃齒方法加工出來的齒輪的疲勞壽命較長。
4）齒面粗糙度過高，或齒形誤差太大。
5）潤滑不良（油品選用不當或黏度偏低）。
3、對策
1）保證鋼材質量，采用凈化冶煉鋼材，鍛造或擠壓毛坯時應注意其纖維流向。
2）保證熱處理質量，尤其是硬化層深度、表層硬度（一般離表面0.1mm深處應達到700HV以上）及表面含碳量，這些都是生產企業(yè)要注意的，修理工在選擇零件時一定要選用正牌企業(yè)的產品，才能保證上述指標。
3）盡量采用剃齒方法加工齒面。
4）保證機加工質量，降低齒面粗糙度，提高齒形精度。
5）改善潤滑條件，換用黏度適當?shù)臐櫥汀?br />
4、實例
1）故障。一輛騎式車騎行8000km后，5擋行駛時齒輪異響明顯。拆開變速箱，發(fā)現(xiàn)齒面點蝕嚴重，尤其是主動齒輪。
2）檢測。先查看外觀，5檔主、從動齒輪工作面都有嚴重點蝕，一塊塊分布在節(jié)線及靠近齒輪根附近。從非工作面看加工痕跡，主、從動齒輪都是由滾齒加工而成。齒輪箱內的潤滑油無異常。檢測故障零件尺寸，公法線長度稍微變小；熱處理質量中表面硬度及硬化層深度都無異常，但出現(xiàn)齒面點蝕的問題時，我們可以判定為齒輪加工過程中熱處理沒有達到要求，表層硬度較低，表層含碳量不夠（一般要求為0.7%～1.0%）。
3）分析。從上述檢測情況看，引起齒輪點蝕的主要原因應該是熱處理質量不好，表層硬度和表層含碳量低（脫碳）。當然，滾齒加工方法也是一個不利因素。
三、 齒輪折斷
1、故障現(xiàn)象
輪齒折斷是指一個或幾個齒的整體或其局部斷裂，其故障現(xiàn)象與前面兩種相比最為嚴重。一般是從齒根部開始產生裂紋直至斷齒。
2、故障原因
主要是由于作用在齒根上的最大振幅肪動或交變彎曲應力超過了材料的彎曲疲勞極限。有兩種情況：一種是在短時過載或受到沖擊載荷時發(fā)生的突然折斷；另一種是多次重復彎曲引起的疲勞折斷。具體原因有如下幾點。
1）材料有缺陷。非金屬夾雜物作為微形缺口、引起應力集中而使彎曲的疲勞強度降低。
2）鍛件組織缺陷。一是內部缺陷造成淬火時產生微裂紋，嚴重時出現(xiàn)劈裂現(xiàn)象；二是帶狀組織，容易造成嚴重的混晶，同時，微區(qū)成分的偏析會形成不均勻的淬火馬氏體、殘余奧氏體以及滲碳層深度和硬度。
3）粉末冶金材料的齒輪密度偏低或不均勻，將大大降低彎曲疲勞強度。
4）熱處理時表面脫碳。表面脫碳使彎曲疲勞強度降低，特別是對于表面硬度高的齒輪，將使彎曲疲勞極限降低1/2～2/3。
5）金相組織。實踐證明，淬火鋼表層含有5%（體積分數(shù)）的非馬氏體組織時，彎曲疲勞極限將降低10%。對于馬氏體組織，只有經過適當回火后才有良好的疲勞性能。
6）齒根圓弧過渡曲線不好或圓角太小,造成齒根應力集中。
7）硬性異物卡入嚙合處。
3、對策
1）控制鋼材的冶金質量，尤其要減少非金屬夾雜物。
2）保證鍛造、沖壓質量，重點控制內部缺陷和帶狀組織。
3）保證熱處理質量，尤其要防止表面脫碳及控制金相組織。
4）增加強力噴丸工藝。齒根噴丸強化有利于提高彎曲疲勞強度，因為表層可形成有利的殘余應力。試驗表明，當殘佘應力層深約為細微裂紋層深度的5倍以上時，可消除裂紋的影響。
5）優(yōu)化輪齒參數(shù)，增大齒根圓角半徑。
6）保證系統(tǒng)的密封性，避免硬性物進入。
4、實例
1）故障。一輛已騎行超過7000km的摩托車，起步時突然聽到一聲異響，隨后一直有異響產生，怠速時更明顯。拆開發(fā)現(xiàn)初級從動齒輪的一個輪齒被折斷，如圖3所示。
2）檢測。先查看外觀，齒面無機加工痕跡，是沖壓成型，屬粉末冶金齒輪。齒輪箱內未發(fā)現(xiàn)除斷齒外的其它硬性異物。檢測熱處理質量無異常；尺寸方面，齒厚合格，但齒根圓角半徑偏小，一般要求R0.5，實測只有R0.1～0.2；再檢測齒部密度，發(fā)現(xiàn)密度不均勻，最高處為6.8g/ cm3,但最低處有6.4g/ cm3（正好在斷齒附近），一般應保證齒部密度6.8g/cm3以上為好。
3）分析。初級從動齒輪是與曲軸上的初級主動齒輪嚙合，起步時有較大的沖擊力，而粉末冶金材料密度低時抗沖擊能力較差。所以從上述檢測情況看，引起輪齒折斷的生要原因是齒部密度不均且太低；齒根圓角半徑偏小也是其中的因素之一。
總之，摩托車齒輪損傷的故障現(xiàn)象有很多，原因也多種多樣，讀者可根據(jù)上述所作的分折，進行檢查和排除。
按我國國標《齒輪輪齒損傷的術語、特征、原因》，齒輪損傷的基本類型分為輪齒折斷、齒面疲勞、膠合、磨損、塑性變形及其他損傷等6種類型。而根據(jù)摩托車齒輪的實際情況，常見的損傷形式主要有磨損、齒面疲勞、輪齒折斷三種類型。
一、 磨損
1、故障現(xiàn)象
齒面磨損得發(fā)亮，齒厚（或公法線長度）變薄，工作齒面與不接觸部分交界處出現(xiàn)磨損臺階。嚴重的齒頂變尖，齒頂外徑變小，甚至整個齒被磨光。
2、故障原因
主要是由齒面間的滑動磨擦力所引起，具體原因有：
1）潤滑油中帶有鐵屑、沙石等硬顆粒狀污垢，起著磨粒作用。特別是在多灰塵的地區(qū)，若發(fā)動機密封性不好，容易發(fā)生該類磨損。
2）齒面粗糙度太差，嚙合過程中摩擦阻力大，磨損也快。當一對齒輪副的齒輪表面硬度相差懸殊且硬齒面的粗糙度較高時，對于軟齒面來說它就起著切削刃的作用，軟齒面很快被磨損。
3）潤滑油黏度偏低，造成油膜厚度不夠。
4）齒面硬度不夠，或硬化層深度太薄，不耐磨。
5）齒厚（公法線長度）偏大或箱體中心距偏小，造成嚙合側隙太小，不能形成油膜而引起磨損。
3、對策
1）保證發(fā)動機潤滑系統(tǒng)的密封性，齒輪箱拆卸過后要記住更換密封墊或涂密封膠，避免沙塵進入；同時按要求及時更換潤滑油的干凈。
2）提高加工的齒面精度，尤其是一對軟硬懸殊的齒輪副中的硬齒，必須有足夠低的粗糙度。
3）換用黏度較高的潤滑油。
4）保證熱處理質量，尤其是硬化層深度及表面硬度。
5）保證機加工質量，控制齒厚及箱體中心距。
4、實例
1）故障。一輛摩托車騎行5000km后，里程表失效不轉。拆開速度表齒輪，發(fā)現(xiàn)主、從動齒輪都已磨損，尤其是從動齒輪（小齒輪）磨損嚴重。
2）檢測。先查看外觀，齒輪箱內已無潤滑油，齒輪表面粘有許多沙塵等污垢。齒面粗糙度及潤滑油黏度（是潤滑脂）沒有問題。檢測故障零件尺寸，齒厚已明顯變小。這一現(xiàn)象說明齒輪在熱處理質量方面有問題，由于表面無點蝕現(xiàn)象，說明表面硬度無異常，很有可能是硬度層深度不夠造成的。
3）分析。從上述檢測情況看，引起齒輪磨損的主要原因有兩方面：一是齒輪箱的密封性不好，造成泥沙等硬顆粒狀污垢進入齒輪箱內，在齒面間起著磨粒作用而產生磨損；二是從動齒輪的硬度及表面硬度偏低，更加劇了該齒輪的磨損。
二、 齒面疲勞
1、故障現(xiàn)象
故障形式有面點蝕和剝落兩種。點蝕主要表現(xiàn)在齒面出現(xiàn)麻坑凹點，剝落則是點蝕坑的擴展，出現(xiàn)成片剝離齒面。
2、故障原因
主要是由于作用在齒面上的接觸應力超過了材料的疲勞極限。具體原因有：
1）材料有缺陷。鋼中非金屬脆性夾雜物多，或鋼材的纖維流向與工作面方向不一致（成90°時疲勞壽命最低）。
2）齒面脫碳。滲碳齒輪表面含碳量為0.3%～0.6%（滲碳齒輪表面含碳量一般為0.7%～1.0%,0.8%～0.9%時較理想），齒面脫碳層為0.2mm時，容易產生疲勞裂紋。
3）齒面加工方法。由于滾齒、插齒、剃齒等加工方法的刀痕方向與嚙合線方向的夾角不同，齒面接觸疲勞壽命也有所差異。這一點常常不被人注意，實踐證明，剃齒方法加工出來的齒輪的疲勞壽命較長。
4）齒面粗糙度過高，或齒形誤差太大。
5）潤滑不良（油品選用不當或黏度偏低）。
3、對策
1）保證鋼材質量，采用凈化冶煉鋼材，鍛造或擠壓毛坯時應注意其纖維流向。
2）保證熱處理質量，尤其是硬化層深度、表層硬度（一般離表面0.1mm深處應達到700HV以上）及表面含碳量，這些都是生產企業(yè)要注意的，修理工在選擇零件時一定要選用正牌企業(yè)的產品，才能保證上述指標。
3）盡量采用剃齒方法加工齒面。
4）保證機加工質量，降低齒面粗糙度，提高齒形精度。
5）改善潤滑條件，換用黏度適當?shù)臐櫥汀?br />
4、實例
1）故障。一輛騎式車騎行8000km后，5擋行駛時齒輪異響明顯。拆開變速箱，發(fā)現(xiàn)齒面點蝕嚴重，尤其是主動齒輪。
2）檢測。先查看外觀，5檔主、從動齒輪工作面都有嚴重點蝕，一塊塊分布在節(jié)線及靠近齒輪根附近。從非工作面看加工痕跡，主、從動齒輪都是由滾齒加工而成。齒輪箱內的潤滑油無異常。檢測故障零件尺寸，公法線長度稍微變小；熱處理質量中表面硬度及硬化層深度都無異常，但出現(xiàn)齒面點蝕的問題時，我們可以判定為齒輪加工過程中熱處理沒有達到要求，表層硬度較低，表層含碳量不夠（一般要求為0.7%～1.0%）。
3）分析。從上述檢測情況看，引起齒輪點蝕的主要原因應該是熱處理質量不好，表層硬度和表層含碳量低（脫碳）。當然，滾齒加工方法也是一個不利因素。
三、 齒輪折斷
1、故障現(xiàn)象
輪齒折斷是指一個或幾個齒的整體或其局部斷裂，其故障現(xiàn)象與前面兩種相比最為嚴重。一般是從齒根部開始產生裂紋直至斷齒。
2、故障原因
主要是由于作用在齒根上的最大振幅肪動或交變彎曲應力超過了材料的彎曲疲勞極限。有兩種情況：一種是在短時過載或受到沖擊載荷時發(fā)生的突然折斷；另一種是多次重復彎曲引起的疲勞折斷。具體原因有如下幾點。
1）材料有缺陷。非金屬夾雜物作為微形缺口、引起應力集中而使彎曲的疲勞強度降低。
2）鍛件組織缺陷。一是內部缺陷造成淬火時產生微裂紋，嚴重時出現(xiàn)劈裂現(xiàn)象；二是帶狀組織，容易造成嚴重的混晶，同時，微區(qū)成分的偏析會形成不均勻的淬火馬氏體、殘余奧氏體以及滲碳層深度和硬度。
3）粉末冶金材料的齒輪密度偏低或不均勻，將大大降低彎曲疲勞強度。
4）熱處理時表面脫碳。表面脫碳使彎曲疲勞強度降低，特別是對于表面硬度高的齒輪，將使彎曲疲勞極限降低1/2～2/3。
5）金相組織。實踐證明，淬火鋼表層含有5%（體積分數(shù)）的非馬氏體組織時，彎曲疲勞極限將降低10%。對于馬氏體組織，只有經過適當回火后才有良好的疲勞性能。
6）齒根圓弧過渡曲線不好或圓角太小,造成齒根應力集中。
7）硬性異物卡入嚙合處。
3、對策
1）控制鋼材的冶金質量，尤其要減少非金屬夾雜物。
2）保證鍛造、沖壓質量，重點控制內部缺陷和帶狀組織。
3）保證熱處理質量，尤其要防止表面脫碳及控制金相組織。
4）增加強力噴丸工藝。齒根噴丸強化有利于提高彎曲疲勞強度，因為表層可形成有利的殘余應力。試驗表明，當殘佘應力層深約為細微裂紋層深度的5倍以上時，可消除裂紋的影響。
5）優(yōu)化輪齒參數(shù)，增大齒根圓角半徑。
6）保證系統(tǒng)的密封性，避免硬性物進入。
4、實例
1）故障。一輛已騎行超過7000km的摩托車，起步時突然聽到一聲異響，隨后一直有異響產生，怠速時更明顯。拆開發(fā)現(xiàn)初級從動齒輪的一個輪齒被折斷，如圖3所示。
2）檢測。先查看外觀，齒面無機加工痕跡，是沖壓成型，屬粉末冶金齒輪。齒輪箱內未發(fā)現(xiàn)除斷齒外的其它硬性異物。檢測熱處理質量無異常；尺寸方面，齒厚合格，但齒根圓角半徑偏小，一般要求R0.5，實測只有R0.1～0.2；再檢測齒部密度，發(fā)現(xiàn)密度不均勻，最高處為6.8g/ cm3,但最低處有6.4g/ cm3（正好在斷齒附近），一般應保證齒部密度6.8g/cm3以上為好。
3）分析。初級從動齒輪是與曲軸上的初級主動齒輪嚙合，起步時有較大的沖擊力，而粉末冶金材料密度低時抗沖擊能力較差。所以從上述檢測情況看，引起輪齒折斷的生要原因是齒部密度不均且太低；齒根圓角半徑偏小也是其中的因素之一。
總之，摩托車齒輪損傷的故障現(xiàn)象有很多，原因也多種多樣，讀者可根據(jù)上述所作的分折，進行檢查和排除。
