近年来，轮式拖拉机倒挡主动齿轮及倒挡隋轮(以下简称倒挡齿轮) 损坏事故在我市屡有发生，机手等厂家发来配件至少需5－6天时间，带来的后果往往是错过作业季节，严重耽误农时，给农民造成损失，给农机专业户带来了巨大的经济损失。倒挡齿轮损坏的原因很多，很难用一种简单的模式去进行分析，必须进行齿面断裂分析，只有通过这种综合性的分析才能确定造成倒挡齿轮损坏的原因。
笔者旨在通过本文列举的几个我们处理过的具有典型意义实例，来说明因操作不当、设计不合理、锻造缺陷以及材料强度不够等原因造成倒挡齿轮损坏的事故。通过这些例子，介绍齿轮断裂分析的方法，以供实际工作时参考。
一、操作不当
我们在几例倒挡齿轮损坏投诉案件受理分析工作中发现，在这些齿轮的若干齿上，出现由于重复的重载荷或震动载荷引起的断折情况。对整个变速箱所有齿轮进行仔细观察，让人出乎意料的是除了倒挡主动齿轮及倒挡隋轮外，其他齿轮未发现任何瑕疵及异常磨损，这就排除了倒挡齿轮本身产品质量存在问题而导致损坏的可能。通过进一步现场调查取证，我们了解到，倒挡齿轮损坏时，投诉案中的几例拖拉机倒挡齿轮损坏均是在水田旋耕作业时，拖拉机到田头后己将所悬挂的旋耕机提升，在调头倒车时发生故障的。通过我们查验己损坏的齿轮断面综合分析，断定其断裂原因只有一种可能性，多半是由于不正当的换档引起了这种缺陷。从该齿轮齿角有被敲坏和碎落的情况看，齿角在破断之前受到重复的撞击，潜留下许多表面断折的特性。齿轮断面上呈现灰色颗粒状外观拌有典型的撞击缺陷(见图一) 及(见图二) ，它没有疲劳断折的光滑外观特征。据此判断这种缺陷多半是由于不正当的操纵离合器或不正当的换档造成的。
图一所示倒挡主动齿轮的齿角在破断之前受到重复的撞击，潜留下许多表面断折的特性，
齿轮断面上呈现灰色颗粒状外观拌有典型的撞击缺陷
图二所示硬化的齿轮为断面上呈现灰色颗粒状外观的典型的撞击缺陷。
它没有疲劳断折的光滑外观的特征。这种缺陷多半是由于不正当的操纵离合器或不正当的换档造成的
二、设计不合理
2009年3月至2013年8月百色市右江区龙景街道景发农机专业合作社向百色市农机产品质量投诉监督站投诉某企业生产的804大型轮式拖拉机倒挡主动齿轮及倒挡隋轮经常损坏，而且先后三次重复出现出述故障，该区购买同一型号机型的用户也有3台出现过类似故障，要求我站协助进行质肯调查，查明故障原因。市农机产品质量投诉监督站汇同右江区农机产品质量投诉监督站一起与机手一同到修理厂查看已拆卸的变速箱，对己拆解的轮式拖拉机变速箱的齿轮进行质量鉴定。除了倒挡主动齿轮、倒挡隋轮外，其他齿轮均正确啮合，磨损正常。从损坏的倒挡主动齿轮（包括机手提供前二次损坏的齿轮）看，整个齿轮都产生了因载荷过大而造成有害的麻点(见图三)，倒挡主动齿轮出现严重的麻点及剥落，轮齿彻底毁坏；倒挡隋轮发生根部疲劳破坏（齿轮齿根或靠近齿根处断裂），并拌有部分齿面由于碾压和敲击作用而造成的表面冷变形(见图四)，并且在有了初步的损伤后长期使用，造成表面敲坏。结合对整个变速箱所有齿轮查验结果，初步判断倒挡主动齿轮的损坏原因是由于过大的工作载荷造成的。该齿轮所有齿形表面沿接触线开始均有反复应力造成的麻点分布，这里是配合零件即两齿轮啮合齿上压力最大的地方，在使用中难免会产生疲劳裂纹，疲劳裂纹在麻点区开始，进一步发展到齿面剥落致使齿轮裂掉。断口处不存在气孔、疏松、夹杂等缺陷，据此判断可能是齿轮材料的强度和耐磨性达不到设计要求，该零件存在设计缺陷
图三所示倒挡主动齿轮齿面布满有害的麻点是因载荷过大而造成的。并由麻点毁坏齿轮的齿面。
左图是齿轮的典型疲劳缺陷，其特点是有光滑的地方，是由重的载荷或震动载荷（不正确的
换档和操纵离合器）造成的，它有疲劳断折的光滑外观特征
图四所示为中等硬度齿轮的冷变形推进阶段的情况。这种齿轮比表面硬化的齿轮
更易于产生冷变形。材料已经翻卷到轮齿顶边之上，结果齿轮的齿型损坏。
重栽荷多半是引起这种金属移动的原因
三、材料强度不够
倒挡齿轮在拖拉机变速箱工作中与前进档有所不同，前进档为两个齿轮一次啮合，倒退档则为三个齿轮两次啮合，即将从动轴的旋转方向变为与前进档相反。由于拖拉机从事的主要作业都是重负荷、低速度的作业，且作业的负荷变化范围较大，变速箱主要传动件(齿轮、轴、轴承) 承受的作用力较大 ，其中齿轮的牙齿是决定变速箱工作寿命的重要环节，如果齿轮牙齿严重磨损、齿面剥落或折断，变速箱便不能继续工作。所以说齿轮主要的破坏形式是齿面磨损，从几例投诉案中的倒挡主动齿轮及倒挡隋轮损坏零件中，所有齿轮齿面均不同程度产生了因载荷过大而造成有害的麻点及剥落(见图二)，原因就是齿轮齿面强度不够。
四、锻造缺陷
气孔、疏松、缩孔等缺陷引起的齿轮牙齿断裂。 在其中的一件齿轮牙齿断裂案例中，因这种缺陷导致了齿轮损坏(见图五)。
图五是一种材料缺陷疲劳断折的情况。裂纹在断折处左边缘开始，那里有一个小坑，
紧靠裂源旁，说明裂纹起初发展缓慢
五、热处理缺陷
为了获得良好的综合力学性能，以适应齿轮所承受的高强负荷，还需对齿轮进行必要的热处理。即通过淬火和调质等热处理工艺，来消除和改善组织缺陷和内应力，以获得高强度、高硬度及良好的耐磨性。在几例齿轮断裂的实例中，有的齿形断口特征类似操作不当造成的，但又不完全是因操作不当引起的断裂。从齿轮外观上看好像是淬了火，但其表面局部由于在淬火热处理工艺过程中，局部冷却速度较慢，或淬火温度不够，而分别引起了齿轮淬火硬化深度过大，从而未能获得所期望的强度、塑性、韧性和硬度及耐磨性，最终导致类似因操作不当造成的塑性碎掉 (见图六) 和(见图七)。但需要金相的检查以确定造成缺陷的起因。
图六是齿轮渗碳层(硬化的表面)压碎，渗碳齿轮（用加热表面、转变成高碳钢而后
淬火硬化的齿轮）渗碳层压碎的初始形式。可能是齿轮在高温回火调质
处理工艺不当造成
图七所示为渗碳齿轮齿角被敲坏和碎落的情况，齿角在破断之前受到重复的撞击
潜留下许多表面断折的特性。多半是由于不正当的换档引起了这种缺陷
六、综合因素导致的断裂事故
轴的弯曲变形、花键的磨损，轴承的磨损、轴的轴向窜动以及这些零件的制造和装配精度不符合要求都将破坏齿轮的正确啮合，加速齿轮牙齿的损坏(见图八) 。大多数齿轮断裂的原因并不是单纯的一种因素，往往是因两种或两种以上的因素造成的。几种因素之间相互作用，产生的危害性更大，导致了多种多样的齿轮牙齿断裂方式。
以上几种实例只是些常见的案例，导致齿轮断裂的原因很多，还需我们不断地研究，通过齿轮断裂分析，积累经验，找出造成齿轮断裂的原因及影响因素，确定零件要改进的问题，提高产品质量，以防事故的重复发生，减少经济损失。同时，齿轮断裂分析在农机产品质量投诉仲裁、索赔活动中也起了很大的作用。通过齿轮断裂分析，分清了责任，为用户与经销者及生产者挽回巨大的经济损失。齿轮断裂分析不仅具有显著的经济效益，而且齿轮断裂分析积累的经验和知识又能促进科学技术的发展。因此，齿轮断裂分析工作显得尤为重要，日益受到国内机械行业的重视，从而也使类似 事故在逐年减少，产生了相当可观的经济效益和社会效益。
图八所示为倒挡主动齿轮及倒挡隋轮由于轴承损坏而破坏齿轮的正确啮合，
导致齿轮牙齿的损坏
