為了提高齒輪的承載能力，我們要利用計算機對齒輪的幾何參數和變位系數，從而進行優化設計。 由于表面硬化技術的采用，齒輪承載能力得到提高，對于齒輪齒面應力的計算，對小型齒輪，用赫茲應力公式還可以，它基于齒面接觸區的大表面壓縮。

對于大模數、大直徑的齒輪、用赫茲公式計算齒面壓應力強度，則不能真實反映齒輪的實際受力情況。

隨著模數的增大，齒高和齒輪當時接觸半徑增大，應力的危險點已不在齒輪硬化層的表面層，而是在內部的某一個深度。例如：中心距A=1000（mm），I=3的齒輪箱的大齒輪，應力危險齒面以下應力分布及其強度計算的研究，提出了“三向應力理論“：齒面以下受三向單個應力組成的合成應力作用，應用主延伸假設得到包括齒面應力在內的齒截面的應力分布曲線。能確切地反映齒面嚙合時的應力狀態。

用計算機對齒面齒根合成應力的計算，綜合考慮接觸強度和彎曲疲勞強度，確定齒輪的幾何參數、材料、許用疲勞強度及齒輪的硬度曲線和齒面的硬化層深度。