齿轮箱是高速列车动力传递系统的重要部件之一,其服役的可靠性、安全性以及稳定性将直接影响到高速列车的正常运行。在高速列车运行的过程中,齿轮箱需要承受电机扭矩变化带来的冲击以及轮轨激励下的振动等复杂载荷,其服役环境非常恶劣,在使用过程中极易产生疲劳破坏。因此,研究齿轮箱的疲劳裂纹萌生和扩展规律具有重要的理论意义和应用价值。分析了国内某型380公里级高速列车齿轮箱体在使用过程中的受力情况及疲劳裂纹的萌生和扩展情况。主要研究内容包括:（1）利用三维建模软件Solid Works创建箱体模型,分别在静载荷和疲劳载荷下用有限元分析软件Workbench进行强度分析,得到不同类型载荷下的应力应变分布云图以及各方向位移,从而确定了齿轮箱体结构的危险点及危险截面。结果表明:箱体在静载荷和疲劳载荷作用下,最大应力位置均出现在箱体输出端主动齿轮轴承座的左侧区域,最大位移均出现在箱体输出端油箱的后侧区域,最大应变分别出现在箱体与C形支架连接位置的偏左侧区以及箱体输出端主动齿轮轴承座的左下侧区域。因此,决定在这些区域进行取样和分析。（2）采用线切割技术从齿轮箱体上取样,利用电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES）、X射线衍射（XRD）物相分析法以及扫描电子显微镜（SEM）结合能量色散X射线光谱仪（EDS）对箱体材料进行微观组织检测。结果显示:高速列车用铸造铝合金齿轮箱体材料的显微组织由α-Al,共晶Si,富铁π相和Mg₂Si相组成。（3）利用原位疲劳测试以及同步辐射X射线断层成像试验对齿轮箱体材料疲劳裂纹的萌生以及扩展机理进行了分析研究。测试结果表明:材料中存在的第二相颗粒会降低铸铝齿轮箱的疲劳性能。当材料受到外部应力时,脆性第二相颗粒更易于破裂。由第二相颗粒断裂所引发的微裂纹聚结加速了疲劳裂纹的萌生和扩展。所以,可以通过适当的微观结构调整来减轻第二相颗粒对疲劳寿命的不利影响。