Thiết kế của bánh răng rèn phải tính đến cả chức năng truyền động cũng như các yêu cầu về vật liệu và kết cấu cụ thể của quá trình rèn để đảm bảo độ tin cậy khi chịu tải và trong quá trình vận hành. Các khía cạnh thiết kế chính bao gồm các thông số bánh răng, lựa chọn vật liệu, cấu hình kết cấu và dung sai gia công.
Thiết kế thông số bánh răng
Thiết kế bánh răng bắt đầu bằng việc xác định các thông số hình học như số răng, mô-đun, góc ép, chiều rộng mặt và chiều cao phụ lục; những điều này trực tiếp xác định tỷ số truyền, độ chính xác chia lưới và khả năng chịu tải. Đối với các bánh răng được rèn, việc cân nhắc cũng phải bao gồm cả việc cho phép rèn phôi và bù cho biến dạng sau{2}}nhiệt-xử lý để đảm bảo độ chính xác cuối cùng đáp ứng các thông số kỹ thuật thiết kế.
Thiết kế vật liệu và kết cấu
Bánh răng rèn thường sử dụng thép hợp kim hoặc thép cacbon, chẳng hạn như 20CrMo hoặc 42CrMo. Lựa chọn vật liệu phải cân bằng giữa độ bền, độ dẻo dai, khả năng chống mài mòn và độ cứng để chịu được tải trọng cao, tốc độ quay cao hoặc các điều kiện va đập. Thiết kế kết cấu nên tập trung vào các góc phi lê của chân răng, phân bố chiều rộng bề mặt và độ dày đầu răng để giảm thiểu sự tập trung ứng suất và ngăn ngừa nứt do mỏi chân răng, từ đó kéo dài tuổi thọ sử dụng của bánh răng.
Thiết kế quy trình và gia công
Giai đoạn thiết kế cũng phải xem xét tác động của quá trình rèn đến hình dạng của phôi bánh răng-chẳng hạn như tính khả thi của khuôn-rèn đường kính lỗ khoan, đường kính ngoài phôi và biên dạng răng. Phải cung cấp đủ lượng gia công cần thiết để đạt được kích thước và độ chính xác cuối cùng sau các hoạt động xử lý nhiệt và hoàn thiện. Hơn nữa, thiết kế phải đảm bảo duy trì độ đồng trục và độ chính xác của mặt cắt răng sau khi xử lý nhiệt, ngăn ngừa biến dạng hoặc cong vênh.