摩托車的齒輪有很多，如初級(jí)主、從動(dòng)齒輪，主副軸變速齒輪，腳、電啟動(dòng)齒輪，后傳動(dòng)齒輪（踏板車），平衡齒輪，正時(shí)齒輪（OHV頂桿式發(fā)動(dòng)機(jī)），轉(zhuǎn)速表（速度計(jì)）齒輪，機(jī)油泵齒輪等。其作用都是為了傳遞動(dòng)力或改變速度。但由于使用的場(chǎng)所不同，齒輪工作過(guò)程中所受的沖擊、脈動(dòng)、彎曲、扭曲等交變負(fù)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(jié)合一些實(shí)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(guó)國(guó)標(biāo)《齒輪輪齒損傷的術(shù)語(yǔ)、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(shí)際情況，常見(jiàn)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(zhǎng)度）變薄，工作齒面與不接觸部分交界處出現(xiàn)磨損臺(tái)階。嚴(yán)重的齒頂變尖，齒頂外徑變小，甚至整個(gè)齒被磨光。
2、故障原因
主要是由齒面間的滑動(dòng)磨擦力所引起，具體原因有：
1）潤(rùn)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(dòng)機(jī)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(guò)程中摩擦阻力大，磨損也快。當(dāng)一對(duì)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(shí)，對(duì)于軟齒面來(lái)說(shuō)它就起著切削刃的作用，軟齒面很快被磨損。
3）潤(rùn)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(zhǎng)度）偏大或箱體中心距偏小，造成嚙合側(cè)隙太小，不能形成油膜而引起磨損。
3、對(duì)策
1）保證發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)的密封性，齒輪箱拆卸過(guò)后要記住更換密封墊或涂密封膠，避免沙塵進(jìn)入；同時(shí)按要求及時(shí)更換潤(rùn)滑油的干凈。
2）提高加工的齒面精度，尤其是一對(duì)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(rùn)滑油。
4）保證熱處理質(zhì)量，尤其是硬化層深度及表面硬度。
5）保證機(jī)加工質(zhì)量，控制齒厚及箱體中心距。
4、實(shí)例
1）故障。一輛摩托車騎行5000km后，里程表失效不轉(zhuǎn)。拆開(kāi)速度表齒輪，發(fā)現(xiàn)主、從動(dòng)齒輪都已磨損，尤其是從動(dòng)齒輪（小齒輪）磨損嚴(yán)重。
2）檢測(cè)。先查看外觀，齒輪箱內(nèi)已無(wú)潤(rùn)滑油，齒輪表面粘有許多沙塵等污垢。齒面粗糙度及潤(rùn)滑油黏度（是潤(rùn)滑脂）沒(méi)有問(wèn)題。檢測(cè)故障零件尺寸，齒厚已明顯變小。這一現(xiàn)象說(shuō)明齒輪在熱處理質(zhì)量方面有問(wèn)題，由于表面無(wú)點(diǎn)蝕現(xiàn)象，說(shuō)明表面硬度無(wú)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(cè)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(jìn)入齒輪箱內(nèi)，在齒面間起著磨粒作用而產(chǎn)生磨損；二是從動(dòng)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(diǎn)蝕和剝落兩種。點(diǎn)蝕主要表現(xiàn)在齒面出現(xiàn)麻坑凹點(diǎn)，剝落則是點(diǎn)蝕坑的擴(kuò)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(yīng)力超過(guò)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?shī)A雜物多，或鋼材的纖維流向與工作面方向不一致（成90°時(shí)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(shí)較理想），齒面脫碳層為0.2mm時(shí)，容易產(chǎn)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(diǎn)常常不被人注意，實(shí)踐證明，剃齒方法加工出來(lái)的齒輪的疲勞壽命較長(zhǎng)。
4）齒面粗糙度過(guò)高，或齒形誤差太大。
5）潤(rùn)滑不良（油品選用不當(dāng)或黏度偏低）。
3、對(duì)策
1）保證鋼材質(zhì)量，采用凈化冶煉鋼材，鍛造或擠壓毛坯時(shí)應(yīng)注意其纖維流向。
2）保證熱處理質(zhì)量，尤其是硬化層深度、表層硬度（一般離表面0.1mm深處應(yīng)達(dá)到700HV以上）及表面含碳量，這些都是生產(chǎn)企業(yè)要注意的，修理工在選擇零件時(shí)一定要選用正牌企業(yè)的產(chǎn)品，才能保證上述指標(biāo)。
3）盡量采用剃齒方法加工齒面。
4）保證機(jī)加工質(zhì)量，降低齒面粗糙度，提高齒形精度。
5）改善潤(rùn)滑條件，換用黏度適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑油。
4、實(shí)例
1）故障。一輛騎式車騎行8000km后，5擋行駛時(shí)齒輪異響明顯。拆開(kāi)變速箱，發(fā)現(xiàn)齒面點(diǎn)蝕嚴(yán)重，尤其是主動(dòng)齒輪。
2）檢測(cè)。先查看外觀，5檔主、從動(dòng)齒輪工作面都有嚴(yán)重點(diǎn)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(dòng)齒輪都是由滾齒加工而成。齒輪箱內(nèi)的潤(rùn)滑油無(wú)異常。檢測(cè)故障零件尺寸，公法線長(zhǎng)度稍微變小；熱處理質(zhì)量中表面硬度及硬化層深度都無(wú)異常，但出現(xiàn)齒面點(diǎn)蝕的問(wèn)題時(shí)，我們可以判定為齒輪加工過(guò)程中熱處理沒(méi)有達(dá)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(cè)情況看，引起齒輪點(diǎn)蝕的主要原因應(yīng)該是熱處理質(zhì)量不好，表層硬度和表層含碳量低（脫碳）。當(dāng)然，滾齒加工方法也是一個(gè)不利因素。
三、 齒輪折斷
1、故障現(xiàn)象
輪齒折斷是指一個(gè)或幾個(gè)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(yán)重。一般是從齒根部開(kāi)始產(chǎn)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(dòng)或交變彎曲應(yīng)力超過(guò)了材料的彎曲疲勞極限。有兩種情況：一種是在短時(shí)過(guò)載或受到?jīng)_擊載荷時(shí)發(fā)生的突然折斷；另一種是多次重復(fù)彎曲引起的疲勞折斷。具體原因有如下幾點(diǎn)。
1）材料有缺陷。非金屬夾雜物作為微形缺口、引起應(yīng)力集中而使彎曲的疲勞強(qiáng)度降低。
2）鍛件組織缺陷。一是內(nèi)部缺陷造成淬火時(shí)產(chǎn)生微裂紋，嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)劈裂現(xiàn)象；二是帶狀組織，容易造成嚴(yán)重的混晶，同時(shí)，微區(qū)成分的偏析會(huì)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(qiáng)度。
4）熱處理時(shí)表面脫碳。表面脫碳使彎曲疲勞強(qiáng)度降低，特別是對(duì)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(shí)踐證明，淬火鋼表層含有5%（體積分?jǐn)?shù)）的非馬氏體組織時(shí)，彎曲疲勞極限將降低10%。對(duì)于馬氏體組織，只有經(jīng)過(guò)適當(dāng)回火后才有良好的疲勞性能。
6）齒根圓弧過(guò)渡曲線不好或圓角太小,造成齒根應(yīng)力集中。
7）硬性異物卡入嚙合處。
3、對(duì)策
1）控制鋼材的冶金質(zhì)量，尤其要減少非金屬夾雜物。
2）保證鍛造、沖壓質(zhì)量，重點(diǎn)控制內(nèi)部缺陷和帶狀組織。
3）保證熱處理質(zhì)量，尤其要防止表面脫碳及控制金相組織。
4）增加強(qiáng)力噴丸工藝。齒根噴丸強(qiáng)化有利于提高彎曲疲勞強(qiáng)度，因?yàn)楸韺涌尚纬捎欣臍堄鄳?yīng)力。試驗(yàn)表明，當(dāng)殘佘應(yīng)力層深約為細(xì)微裂紋層深度的5倍以上時(shí)，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(jìn)入。
4、實(shí)例
1）故障。一輛已騎行超過(guò)7000km的摩托車，起步時(shí)突然聽(tīng)到一聲異響，隨后一直有異響產(chǎn)生，怠速時(shí)更明顯。拆開(kāi)發(fā)現(xiàn)初級(jí)從動(dòng)齒輪的一個(gè)輪齒被折斷，如圖3所示。
2）檢測(cè)。先查看外觀，齒面無(wú)機(jī)加工痕跡，是沖壓成型，屬粉末冶金齒輪。齒輪箱內(nèi)未發(fā)現(xiàn)除斷齒外的其它硬性異物。檢測(cè)熱處理質(zhì)量無(wú)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(shí)測(cè)只有R0.1～0.2；再檢測(cè)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(yīng)保證齒部密度6.8g/cm3以上為好。
3）分析。初級(jí)從動(dòng)齒輪是與曲軸上的初級(jí)主動(dòng)齒輪嚙合，起步時(shí)有較大的沖擊力，而粉末冶金材料密度低時(shí)抗沖擊能力較差。所以從上述檢測(cè)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(jìn)行檢查和排除。
按我國(guó)國(guó)標(biāo)《齒輪輪齒損傷的術(shù)語(yǔ)、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(shí)際情況，常見(jiàn)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(zhǎng)度）變薄，工作齒面與不接觸部分交界處出現(xiàn)磨損臺(tái)階。嚴(yán)重的齒頂變尖，齒頂外徑變小，甚至整個(gè)齒被磨光。
2、故障原因
主要是由齒面間的滑動(dòng)磨擦力所引起，具體原因有：
1）潤(rùn)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(dòng)機(jī)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(guò)程中摩擦阻力大，磨損也快。當(dāng)一對(duì)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(shí)，對(duì)于軟齒面來(lái)說(shuō)它就起著切削刃的作用，軟齒面很快被磨損。
3）潤(rùn)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(zhǎng)度）偏大或箱體中心距偏小，造成嚙合側(cè)隙太小，不能形成油膜而引起磨損。
3、對(duì)策
1）保證發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)的密封性，齒輪箱拆卸過(guò)后要記住更換密封墊或涂密封膠，避免沙塵進(jìn)入；同時(shí)按要求及時(shí)更換潤(rùn)滑油的干凈。
2）提高加工的齒面精度，尤其是一對(duì)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(rùn)滑油。
4）保證熱處理質(zhì)量，尤其是硬化層深度及表面硬度。
5）保證機(jī)加工質(zhì)量，控制齒厚及箱體中心距。
4、實(shí)例
1）故障。一輛摩托車騎行5000km后，里程表失效不轉(zhuǎn)。拆開(kāi)速度表齒輪，發(fā)現(xiàn)主、從動(dòng)齒輪都已磨損，尤其是從動(dòng)齒輪（小齒輪）磨損嚴(yán)重。
2）檢測(cè)。先查看外觀，齒輪箱內(nèi)已無(wú)潤(rùn)滑油，齒輪表面粘有許多沙塵等污垢。齒面粗糙度及潤(rùn)滑油黏度（是潤(rùn)滑脂）沒(méi)有問(wèn)題。檢測(cè)故障零件尺寸，齒厚已明顯變小。這一現(xiàn)象說(shuō)明齒輪在熱處理質(zhì)量方面有問(wèn)題，由于表面無(wú)點(diǎn)蝕現(xiàn)象，說(shuō)明表面硬度無(wú)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(cè)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(jìn)入齒輪箱內(nèi)，在齒面間起著磨粒作用而產(chǎn)生磨損；二是從動(dòng)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(diǎn)蝕和剝落兩種。點(diǎn)蝕主要表現(xiàn)在齒面出現(xiàn)麻坑凹點(diǎn)，剝落則是點(diǎn)蝕坑的擴(kuò)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(yīng)力超過(guò)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?shī)A雜物多，或鋼材的纖維流向與工作面方向不一致（成90°時(shí)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(shí)較理想），齒面脫碳層為0.2mm時(shí)，容易產(chǎn)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(diǎn)常常不被人注意，實(shí)踐證明，剃齒方法加工出來(lái)的齒輪的疲勞壽命較長(zhǎng)。
4）齒面粗糙度過(guò)高，或齒形誤差太大。
5）潤(rùn)滑不良（油品選用不當(dāng)或黏度偏低）。
3、對(duì)策
1）保證鋼材質(zhì)量，采用凈化冶煉鋼材，鍛造或擠壓毛坯時(shí)應(yīng)注意其纖維流向。
2）保證熱處理質(zhì)量，尤其是硬化層深度、表層硬度（一般離表面0.1mm深處應(yīng)達(dá)到700HV以上）及表面含碳量，這些都是生產(chǎn)企業(yè)要注意的，修理工在選擇零件時(shí)一定要選用正牌企業(yè)的產(chǎn)品，才能保證上述指標(biāo)。
3）盡量采用剃齒方法加工齒面。
4）保證機(jī)加工質(zhì)量，降低齒面粗糙度，提高齒形精度。
5）改善潤(rùn)滑條件，換用黏度適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑油。
4、實(shí)例
1）故障。一輛騎式車騎行8000km后，5擋行駛時(shí)齒輪異響明顯。拆開(kāi)變速箱，發(fā)現(xiàn)齒面點(diǎn)蝕嚴(yán)重，尤其是主動(dòng)齒輪。
2）檢測(cè)。先查看外觀，5檔主、從動(dòng)齒輪工作面都有嚴(yán)重點(diǎn)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(dòng)齒輪都是由滾齒加工而成。齒輪箱內(nèi)的潤(rùn)滑油無(wú)異常。檢測(cè)故障零件尺寸，公法線長(zhǎng)度稍微變小；熱處理質(zhì)量中表面硬度及硬化層深度都無(wú)異常，但出現(xiàn)齒面點(diǎn)蝕的問(wèn)題時(shí)，我們可以判定為齒輪加工過(guò)程中熱處理沒(méi)有達(dá)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(cè)情況看，引起齒輪點(diǎn)蝕的主要原因應(yīng)該是熱處理質(zhì)量不好，表層硬度和表層含碳量低（脫碳）。當(dāng)然，滾齒加工方法也是一個(gè)不利因素。
三、 齒輪折斷
1、故障現(xiàn)象
輪齒折斷是指一個(gè)或幾個(gè)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(yán)重。一般是從齒根部開(kāi)始產(chǎn)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(dòng)或交變彎曲應(yīng)力超過(guò)了材料的彎曲疲勞極限。有兩種情況：一種是在短時(shí)過(guò)載或受到?jīng)_擊載荷時(shí)發(fā)生的突然折斷；另一種是多次重復(fù)彎曲引起的疲勞折斷。具體原因有如下幾點(diǎn)。
1）材料有缺陷。非金屬夾雜物作為微形缺口、引起應(yīng)力集中而使彎曲的疲勞強(qiáng)度降低。
2）鍛件組織缺陷。一是內(nèi)部缺陷造成淬火時(shí)產(chǎn)生微裂紋，嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)劈裂現(xiàn)象；二是帶狀組織，容易造成嚴(yán)重的混晶，同時(shí)，微區(qū)成分的偏析會(huì)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(qiáng)度。
4）熱處理時(shí)表面脫碳。表面脫碳使彎曲疲勞強(qiáng)度降低，特別是對(duì)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(shí)踐證明，淬火鋼表層含有5%（體積分?jǐn)?shù)）的非馬氏體組織時(shí)，彎曲疲勞極限將降低10%。對(duì)于馬氏體組織，只有經(jīng)過(guò)適當(dāng)回火后才有良好的疲勞性能。
6）齒根圓弧過(guò)渡曲線不好或圓角太小,造成齒根應(yīng)力集中。
7）硬性異物卡入嚙合處。
3、對(duì)策
1）控制鋼材的冶金質(zhì)量，尤其要減少非金屬夾雜物。
2）保證鍛造、沖壓質(zhì)量，重點(diǎn)控制內(nèi)部缺陷和帶狀組織。
3）保證熱處理質(zhì)量，尤其要防止表面脫碳及控制金相組織。
4）增加強(qiáng)力噴丸工藝。齒根噴丸強(qiáng)化有利于提高彎曲疲勞強(qiáng)度，因?yàn)楸韺涌尚纬捎欣臍堄鄳?yīng)力。試驗(yàn)表明，當(dāng)殘佘應(yīng)力層深約為細(xì)微裂紋層深度的5倍以上時(shí)，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(jìn)入。
4、實(shí)例
1）故障。一輛已騎行超過(guò)7000km的摩托車，起步時(shí)突然聽(tīng)到一聲異響，隨后一直有異響產(chǎn)生，怠速時(shí)更明顯。拆開(kāi)發(fā)現(xiàn)初級(jí)從動(dòng)齒輪的一個(gè)輪齒被折斷，如圖3所示。
2）檢測(cè)。先查看外觀，齒面無(wú)機(jī)加工痕跡，是沖壓成型，屬粉末冶金齒輪。齒輪箱內(nèi)未發(fā)現(xiàn)除斷齒外的其它硬性異物。檢測(cè)熱處理質(zhì)量無(wú)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(shí)測(cè)只有R0.1～0.2；再檢測(cè)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(yīng)保證齒部密度6.8g/cm3以上為好。
3）分析。初級(jí)從動(dòng)齒輪是與曲軸上的初級(jí)主動(dòng)齒輪嚙合，起步時(shí)有較大的沖擊力，而粉末冶金材料密度低時(shí)抗沖擊能力較差。所以從上述檢測(cè)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(jìn)行檢查和排除。
