El disseny dels engranatges forjats ha de tenir en compte tant la funcionalitat de la transmissió com els requisits estructurals i materials específics del procés de forja per garantir la fiabilitat sota càrrega i durant el funcionament. Els aspectes clau del disseny inclouen els paràmetres de l'engranatge, la selecció del material, la configuració estructural i els límits de mecanitzat.
Disseny de paràmetres d'engranatges
El disseny de l'engranatge comença amb la determinació de paràmetres geomètrics com ara el nombre de dents, el mòdul, l'angle de pressió, l'amplada de la cara i l'alçada del complement; aquests determinen directament la relació d'engranatges, la precisió d'engranatge i la capacitat de càrrega-. Per als engranatges forjats, les consideracions també han d'incloure els marges de forja en blanc i la compensació de la deformació posterior al tractament tèrmic-- per garantir que la precisió final compleixi les especificacions de disseny.
Disseny de materials i estructurals
Els engranatges forjats normalment utilitzen acers aliats o acers al carboni, com ara 20CrMo o 42CrMo. La selecció del material ha d'equilibrar la força, la tenacitat, la resistència al desgast i la tempabilitat per suportar càrregues elevades, altes velocitats de rotació o condicions d'impacte. El disseny estructural s'ha de centrar en els filets d'arrel de les dents, la distribució de l'amplada de la cara i el gruix de la punta per minimitzar les concentracions d'estrès i evitar l'esquerda per fatiga de l'arrel, allargant així la vida útil de l'engranatge.
Disseny de processos i mecanitzats
La fase de disseny també ha de tenir en compte l'impacte del procés de forja en la geometria de l'engranatge en brut-com ara la viabilitat de la matriu-forja el diàmetre del forat, el diàmetre exterior de la bruta i el perfil de la dent. S'ha de proporcionar una dotació de mecanitzat suficient per aconseguir les dimensions finals i la precisió després de les operacions de tractament tèrmic i d'acabat. A més, el disseny ha de garantir el manteniment de la coaxialitat i la precisió del perfil de la dent després del tractament tèrmic, evitant deformacions o deformacions.