การออกแบบเฟืองฟอร์จต้องคำนึงถึงทั้งฟังก์ชันการส่งกำลังและวัสดุเฉพาะและข้อกำหนดโครงสร้างของกระบวนการฟอร์จเพื่อให้มั่นใจในความน่าเชื่อถือภายใต้น้ำหนักบรรทุกและระหว่างการทำงาน ลักษณะการออกแบบที่สำคัญ ได้แก่ พารามิเตอร์เฟือง การเลือกวัสดุ การกำหนดค่าโครงสร้าง และค่าเผื่อการตัดเฉือน
การออกแบบพารามิเตอร์เกียร์
การออกแบบเฟืองเริ่มต้นด้วยการกำหนดพารามิเตอร์ทางเรขาคณิต เช่น จำนวนฟัน โมดูล มุมแรงกด ความกว้างของหน้าตัด และความสูงของภาคผนวก สิ่งเหล่านี้กำหนดอัตราทดเกียร์ ความแม่นยำในการเชื่อม และ-ความสามารถในการรับน้ำหนักได้โดยตรง สำหรับเกียร์ฟอร์จ ข้อควรพิจารณายังต้องรวมถึงการปลอมค่าเผื่อว่างและการชดเชยสำหรับการเปลี่ยนรูปหลังการบำบัดด้วยความร้อน-ด้วยความร้อน- เพื่อให้แน่ใจว่าความแม่นยำขั้นสุดท้ายตรงตามข้อกำหนดการออกแบบ
การออกแบบวัสดุและโครงสร้าง
โดยทั่วไปแล้วเกียร์ฟอร์จจะใช้โลหะผสมเหล็กหรือเหล็กกล้าคาร์บอน เช่น 20CrMo หรือ 42CrMo การเลือกใช้วัสดุต้องสร้างสมดุลระหว่างความแข็งแรง ความเหนียว ความต้านทานการสึกหรอ และความสามารถในการชุบแข็ง เพื่อให้สามารถทนต่อโหลดสูง ความเร็วในการหมุนสูง หรือสภาวะกระแทกได้ การออกแบบโครงสร้างควรมุ่งเน้นไปที่เนื้อฟันของรากฟัน การกระจายความกว้างของหน้าฟัน และความหนาของส่วนปลาย เพื่อลดความเข้มข้นของความเค้นและป้องกันการแตกร้าวของรากเมื่อยล้า ซึ่งจะช่วยยืดอายุการใช้งานของเฟือง
การออกแบบกระบวนการและเครื่องจักร
ขั้นตอนการออกแบบยังต้องคำนึงถึงผลกระทบของกระบวนการตีขึ้นรูปต่อรูปทรงของเฟืองเปล่า-เช่น ความเป็นไปได้ของแม่พิมพ์-ในการตีเส้นผ่านศูนย์กลางของรู เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของเฟือง และโปรไฟล์ของฟัน ต้องเผื่อการตัดเฉือนที่เพียงพอเพื่อให้ได้ขนาดและความแม่นยำขั้นสุดท้ายหลังจากการอบชุบและการเก็บผิวละเอียด นอกจากนี้ การออกแบบต้องรับประกันการรักษาความร่วมแกนและความแม่นยำของโปรไฟล์ฟันหลังการให้ความร้อน ป้องกันการเสียรูปหรือการบิดเบี้ยว