齿轮硬度梯度变化较快降低齿抗弯曲强度

齿面的有效硬化层深度及硬度均正常，但齿轮心部硬度处于标准（HRC30一45）的下限，齿轮硬度梯度变化较快，降低齿抗弯曲强度。金相分析轮齿心部组织以粒状贝氏体为主，组织粗大，说明热处理时加热温度过高。渗碳淬火热处理后渗层组织存在非马氏体组织，与心部组织没有达到较佳的状态有关系，这样降低了该齿轮材料的抗弯曲疲劳强度，以至于在复杂的工况下，容易发生早期的疲劳失效。行星差动一轮齿表面啮合区出现的浅层剥落现象表明该材料局部存在较大非金属夹杂。

组装质盆分析在啮合检查时，发现部分齿啮合点靠近锥齿轮小端，黄海汽车配件啮合点偏近轴点，不符合啮合点距大端60左右区域的要求。因此在相同力矩传递时，靠近小端应力负荷高，导致小端齿端易受损伤。失效主要原因根据以上分析研究，齿轮失效的主要原因可概括为：（l）齿轮断裂失效为典型的过载弯曲疲劳失效；（2）齿轮装配时，调整不当，造成啮合点近小端，未达到标准要求，使齿尖局部过载；（3）齿轮材料选择日本SCM420H，相对于国标20crM。，力学性能，必、硬度等相对不足；（4）原始材料中存在偏析，经过渗碳淬火后，在渗层组织中就出现马氏体和非马氏体的混合组织，心部组织以粒状贝氏体为主，组织较粗大，该组织影响了材料韧性，造成抗弯曲疲劳性能不佳。齿根心部偏软、渗碳层硬度梯度变化较快，局部渗碳硬化层深度不够，造成渗碳层易剥落。重新设计组装及保护措施为排除故障，针对齿轮的失效原因，对齿轮进行重新设计、组装，并增加了安全保护措施。齿轮参数重新设计由于齿轮强度不足引起过载弯曲疲劳失效，因此对齿轮的模数、齿宽等进行了重新设计。