考虑到齿轮的几何对称性，只要确定某轮齿用作有限元分析计算。它们表示为平面应力模型对于直齿轮制成8节点齿轮等参元平面应力有限元模型。对直齿和斜齿制成等参元20节点和8节点程序块有限元模型。在本文模型内所有节点在齿轮缘内圆自由度(DOE)固定。此外，在两径向边界截面所有DOF固定，除了有关一个径向运动。所有节点在两径向边界条件在其座标系内位置是确定的。按照ISO和AGMA标准，该模型负载加于轮齿顶或用相应预定负载加于单啮合的最高点。考虑到负载沿接触线分布关系到(i)啮合齿轮单对齿接触或(ii)啮合齿轮的对瞬时两对齿接触，负载加于齿顶是加于HPSTC的一半。

对于本文中所述直齿轮的强度分析选择平面应力模型是最合适的。对于直齿轮强度分析的平面应力模型的选择是依据于取代3维(3D)强度分析的那些必需条件的完成，用像直齿轮结构的平面应力 (比全齿深长得多的齿面宽度各横面相同的齿形，负载沿齿线的均布)以及进行许多2维和3维有限元法齿轮模拟，选定的啮合齿轮满足：

对于齿形模型的精度要求和合理表示必需的边界条件，它由加载轮齿直到圆角位置和负载作用区间，按kanwalec和Wiktor的建议。生成最佳网格的密度和选择采用最大有效应力变化的标准，即在齿根容积内网格密度增加直到改变齿根最大有效应力少于0.4%。为了比较用一个3维(3D)平面应力模型取得结果，开发几个FEM模型并析：(1)建立8节点2维平面应力元模型：(2)建立20节点3维(3D)等参元块模型；(3)建立20节等参(3D)三维元和8节点3维(3D)有限元(FEs)，两模型示于图2和3。图2和3示本文所用齿齿轮关键参数。