ISO 14521:2026
(Main)Gears — Calculation of load capacity of worm gears
General Information
- Abstract
This document specifies formulae for calculating the load capacity of cylindrical worm gears and covers load ratings associated with wear, pitting, worm deflection, tooth breakage and temperature. Scuffing and other failure modes are not covered by this document. NOTE 1 The load rating and design procedures are only valid for tooth surface sliding velocities, , less than or equal to 25 m/s and contact ratios greater than 2,1. NOTE 2 For wear, load rating and design procedures are only valid for tooth surface sliding velocities which are above 0,1 m/s. NOTE 3 The rules and recommendations for the dimensioning, lubricants or materials selected by this document only apply to centre distances of 50 mm and larger. For centre distances below 50 mm, method A applies. is document specifies formulae for calculating the load capacity of cylindrical worm gears and covers load ratings associated with wear, pitting, worm deflection, tooth breakage and temperature. Scuffing and other failure modes are not covered by this document. NOTE 1 The load rating and design procedures are only valid for tooth surface sliding velocities, , less than or equal to 25 m/s and contact ratios greater than 2,1. NOTE 2 For wear, load rating and design procedures are only valid for tooth surface sliding velocities which are above 0,1 m/s. NOTE 3 The rules and recommendations for the dimensioning, lubricants or materials selected by this document only apply to centre distances of 50 mm and larger. For centre distances below 50 mm, method A applies.
- Status
- Published
- Publication Date
- 15-Sep-2026
- Technical Committee
- ISO/TC 60/SC 1 - Nomenclature and wormgearing
- Drafting Committee
- ISO/TC 60/SC 1/WG 7 - Worm gears
- Current Stage
- 6060 - International Standard published
- Start Date
- 16-Sep-2026
- Due Date
- 09-Jan-2027
- Completion Date
- 16-Sep-2026
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ISO 14521:2026 - Gears — Calculation of load capacity of worm gears
ISO/FDIS 14521 - Engrenages — Calcul de la capacité de charge des engrenages à vis/5/2025
ISO/FDIS 14521 - Engrenages — Calcul de la capacité de charge des engrenages à vis
Overview
ISO 14521:2026 - Gears: Calculation of Load Capacity of Worm Gears provides comprehensive guidance for determining the load capacity of cylindrical worm gears. This international standard, published by the International Organization for Standardization (ISO), specifies formulae and procedures to evaluate worm gear load ratings related to wear, pitting, worm deflection, tooth breakage, and temperature. Scuffing and certain other failure modes are not included within its scope.
The standard applies to enclosed or open single-enveloping worm gears with cylindrical worms and worm-geared motors, provided the gears fall within defined velocity and geometry limits. These calculation procedures help designers and engineers ensure reliable gear performance by assessing all primary load requirements.
Key Topics
- Load Rating Criteria: Explains wear, pitting, deflection, tooth root strength, and thermal limitations of worm gears.
- Calculation Methods: Includes three main approaches (Methods A, B, C) tailored to specific gear configurations and requirements.
- Operating Limitations: Valid for sliding velocities up to 25 m/s and contact ratios above 2.1. The wear assessment procedures are valid only for sliding velocities above 0.1 m/s. Recommended for gears with centre distances of 50 mm or larger; Method A should be used for smaller centre distances.
- Input Parameters and Symbols: Uses internationally recognized symbols (as per ISO 701 and ISO 10828) for all relevant physical and geometric quantities.
- Performance Factors: Considers safety factors related to wear, pitting resistance, worm shaft deflection, tooth breakage, and temperature rise.
- Testing and Adaptation: Provides guidance on adapting calculations based on test results and specific working conditions.
- Lubrication and Materials: Offers recommendations for suitable lubricants and materials to meet load and performance requirements for centre distances ≥ 50 mm.
Applications
ISO 14521:2026 is essential for professionals designing and specifying worm gear drives in various industrial applications. Typical uses include:
- Gearbox Design: Supports design and rating of worm gearboxes used across machinery, materials handling, and automation sectors.
- Worm Geared Motors: Suitable for manufacturers of pre-assembled worm gear motor units.
- Product Verification: Assists engineers in verifying that gears meet required performance and reliability targets.
- Maintenance Planning: Helps in predicting service life and scheduling maintenance based on calculated wear and durability.
- Compliance and Quality Assurance: Enables mechanical engineers and manufacturers to demonstrate compliance with internationally recognized gear design calculations.
This standard is suited for experienced gear designers and should be used in tandem with knowledge of gear geometry and materials science. Engineers must consider gear sliding velocities, contact ratios, and proper lubrication to ensure valid application of the specified calculation methods.
Related Standards
ISO 14521:2026 references and is complemented by several other essential standards in gear engineering:
- ISO 1122-1: Vocabulary of gear terms - Definitions related to geometry
- ISO 1122-2: Vocabulary of gear terms - Definitions related to worm gear geometry
- ISO 6336-6: Calculation of load capacity of spur and helical gears - Service life under variable load
- ISO 10828: Worm gears - Worm profiles and gear mesh geometry
Together, these standards form a robust framework for the design, calculation, and specification of worm and other gear sets, supporting performance, safety, and international interoperability in gear engineering.
Keywords: ISO 14521, worm gear load capacity, worm gear calculation, cylindrical worm gears, gear wear, gear pitting, worm deflection, gear tooth breakage, gear thermal rating, load rating of worm gears, gear standard, gear design, industrial gearboxes, gear terminology
Relations
- Effective Date
- 11-Jan-2025
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ISO 14521:2026 - Gears — Calculation of load capacity of worm gears
ISO/FDIS 14521 - Engrenages — Calcul de la capacité de charge des engrenages à vis/5/2025
ISO/FDIS 14521 - Engrenages — Calcul de la capacité de charge des engrenages à vis
Frequently Asked Questions
ISO 14521:2026 is a standard published by the International Organization for Standardization (ISO). Its full title is "Gears — Calculation of load capacity of worm gears". This standard covers: This document specifies formulae for calculating the load capacity of cylindrical worm gears and covers load ratings associated with wear, pitting, worm deflection, tooth breakage and temperature. Scuffing and other failure modes are not covered by this document. NOTE 1 The load rating and design procedures are only valid for tooth surface sliding velocities, , less than or equal to 25 m/s and contact ratios greater than 2,1. NOTE 2 For wear, load rating and design procedures are only valid for tooth surface sliding velocities which are above 0,1 m/s. NOTE 3 The rules and recommendations for the dimensioning, lubricants or materials selected by this document only apply to centre distances of 50 mm and larger. For centre distances below 50 mm, method A applies. is document specifies formulae for calculating the load capacity of cylindrical worm gears and covers load ratings associated with wear, pitting, worm deflection, tooth breakage and temperature. Scuffing and other failure modes are not covered by this document. NOTE 1 The load rating and design procedures are only valid for tooth surface sliding velocities, , less than or equal to 25 m/s and contact ratios greater than 2,1. NOTE 2 For wear, load rating and design procedures are only valid for tooth surface sliding velocities which are above 0,1 m/s. NOTE 3 The rules and recommendations for the dimensioning, lubricants or materials selected by this document only apply to centre distances of 50 mm and larger. For centre distances below 50 mm, method A applies.
This document specifies formulae for calculating the load capacity of cylindrical worm gears and covers load ratings associated with wear, pitting, worm deflection, tooth breakage and temperature. Scuffing and other failure modes are not covered by this document. NOTE 1 The load rating and design procedures are only valid for tooth surface sliding velocities, , less than or equal to 25 m/s and contact ratios greater than 2,1. NOTE 2 For wear, load rating and design procedures are only valid for tooth surface sliding velocities which are above 0,1 m/s. NOTE 3 The rules and recommendations for the dimensioning, lubricants or materials selected by this document only apply to centre distances of 50 mm and larger. For centre distances below 50 mm, method A applies. is document specifies formulae for calculating the load capacity of cylindrical worm gears and covers load ratings associated with wear, pitting, worm deflection, tooth breakage and temperature. Scuffing and other failure modes are not covered by this document. NOTE 1 The load rating and design procedures are only valid for tooth surface sliding velocities, , less than or equal to 25 m/s and contact ratios greater than 2,1. NOTE 2 For wear, load rating and design procedures are only valid for tooth surface sliding velocities which are above 0,1 m/s. NOTE 3 The rules and recommendations for the dimensioning, lubricants or materials selected by this document only apply to centre distances of 50 mm and larger. For centre distances below 50 mm, method A applies.
ISO 14521:2026 is classified under the following ICS (International Classification for Standards) categories: 21.200 - Gears. The ICS classification helps identify the subject area and facilitates finding related standards.
ISO 14521:2026 has the following relationships with other standards: It is inter standard links to ISO/TS 14521:2020. Understanding these relationships helps ensure you are using the most current and applicable version of the standard.
ISO 14521:2026 is available in PDF format for immediate download after purchase. The document can be added to your cart and obtained through the secure checkout process. Digital delivery ensures instant access to the complete standard document.
Standards Content (Sample)
International
Standard
ISO 14521
First edition
Gears — Calculation of load capacity
2026-09
of worm gears
Engrenages — Calcul de la capacité de charge des engrenages à
vis
Reference number
© ISO 2026
All rights reserved. Unless otherwise specified, or required in the context of its implementation, no part of this publication may
be reproduced or utilized otherwise in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting on
the internet or an intranet, without prior written permission. Permission can be requested from either ISO at the address below
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CH-1214 Vernier, Geneva
Phone: +41 22 749 01 11
Email: copyright@iso.org
Website: www.iso.org
Published in Switzerland
ii
Contents Page
Foreword .vi
Introduction .vii
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
3.1 Terms and definitions .1
3.2 Symbols .1
4 General consideration . 7
4.1 Worm gear load capacity rating criteria .7
4.2 Basis of the method .8
4.3 Concept of absolute and relative parameters.8
4.4 Applicability .10
4.5 Validity .10
4.6 System considerations .11
4.7 Calculation methods A, B, C . 12
4.7.1 Generality on methods A, B and C . 12
4.7.2 Notes on numerical formulae . 12
4.7.3 Base conditions, interaction . . 12
4.7.4 Other notes . 13
4.8 Standard reference gear . . 13
5 Required data for calculation . 14
5.1 Input variable.14
5.2 Safety factors . 15
6 Forces, speeds and parameters for the calculation of stresses .15
6.1 General . 15
6.2 Tooth forces . 15
6.2.1 Application factor . 15
6.2.2 Dynamic factor . 15
6.2.3 Load distribution factor . .16
6.2.4 Tooth force components .16
6.3 Sliding velocity at reference diameter .17
6.4 Physical parameters .17
6.4.1 Generality on physical parameters .17
6.4.2 Parameter for the mean Hertzian pressure .18
6.4.3 Parameter for the mean minimum lubricant film thickness .19
6.4.4 Parameter for the mean sliding path .21
6.5 Calculation of mean contact stress .21
6.6 Calculation of mean minimum lubricant film thickness . 22
6.7 Calculation of the wear path . 23
6.8 Calculation of the lubricant kinematic viscosity . 23
7 Efficiency and power loss .23
7.1 General . 23
7.2 Total efficiency .24
7.2.1 Method A . . .24
7.2.2 Method B . .24
7.3 Total power loss .24
7.3.1 Methods of calculation .24
7.3.2 Idle running power loss . 25
7.3.3 Bearing load power loss . 25
7.3.4 Sealing power loss . 25
7.3.5 Adaptation of the calculation procedure to a specific test . 26
7.4 Gear efficiency . 26
iii
7.4.1 Efficiency calculation . 26
7.4.2 Base coefficient of friction, µ , of the standard reference gear . 26
OT
7.4.3 Size factor . 28
7.4.4 Geometry factor . 29
7.4.5 Material factor . 29
7.4.6 Roughness factor . 29
7.4.7 Adaptation of the calculation procedure to a specific test . 29
7.5 Meshing power loss . 30
7.5.1 Method A . . . 30
7.5.2 Method B . 30
7.5.3 Method C . 30
8 Wear load capacity .30
8.1 General . 30
8.2 Wear safety factor . 30
8.3 Expected wear .31
8.3.1 Method A . .31
8.3.2 Methods B, C .31
8.4 Permissible wear . 35
8.5 Adaptation of the calculation procedure to a specific test. 36
9 Surface durability (pitting resistance) .36
9.1 General . 36
9.2 Pitting safety factor . 36
9.3 Actual contact stress .37
9.3.1 Method A . . .37
9.3.2 Methods B, C .37
9.4 Limiting value of the contact stress .37
9.4.1 General .37
9.4.2 Life factor .37
9.4.3 Velocity factor .37
9.4.4 Size factor . 38
9.4.5 Gear ratio factor . 38
9.4.6 Lubricant factor . 38
9.5 Adaptation of the calculation procedure to specific test . 38
10 Worm deflection .38
10.1 General . 38
10.2 Worm deflection safety factor . 39
10.3 Actual worm deflection . 39
10.3.1 Method A . . . 39
10.3.2 Method B . . 39
10.3.3 Method C . 39
10.4 Limiting value of the worm deflection . 40
11 Tooth root strength .40
11.1 Safety factor for tooth breakage . 40
11.2 Actual tooth root stress .41
11.2.1 Method A . .41
11.2.2 Method B . .41
11.2.3 Method C .41
11.3 Limiting value of the shear stress at tooth root .42
11.3.1 General .42
11.3.2 Shear stress endurance limit, τ .42
F lim T
11.3.3 Life factor, Y .43
NL
11.4 Adaptation of the calculation procedure to a specific test.45
12 Temperature safety factor.45
12.1 Temperature safety factor for splash lubrication.45
12.1.1 General .45
12.1.2 Determination of the oil sump temperature .45
iv
12.1.3 Limiting values of the oil sump temperature . 46
12.2 Temperature safety factor for oil spray lubrication .47
12.2.1 General .47
12.2.2 Cooling capacity P .47
K
13 Determination of the wheel bulk temperature .48
13.1 Wheel bulk temperature with splash lubrication . 48
13.1.1 General . 48
13.1.2 Method A . . . 48
13.1.3 Method B . 48
13.1.4 Method C . 48
13.2 Wheel bulk temperature with spray lubrication . 49
13.2.1 General . 49
13.2.2 Method A . . . 49
13.2.3 Method B . . 49
13.2.4 Method C . 49
Annex A (informative) Notes on physical parameters. 51
Annex B (normative) Methods for the determination of the physical parameters for mean
Hertzian pressure and general algorithms for Method B .52
Annex C (normative) Physical parameter for the mean minimum lubricant film thickness
according to the Elasto Hydrodynamic Lubrication (EHL) theory . 61
Annex D (normative) Wear path definition – Physical parameter for the mean sliding path.64
Annex E (informative) Notes on calculation wear .68
Annex F (informative) Notes on tooth root strength .69
Annex G (informative) Adaptation of formulae for the reference gear with results from testing .70
Annex H (informative) Lifetime estimation for worm gears with a high risk of pitting damage .73
Annex I (informative) Examples .75
Annex J (informative) Examples of limit load capacity in a range of working conditions .92
Bibliography .94
v
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through
ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee
has been established has the right to be represented on that committee. International organizations,
governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely
with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are described
in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the different types
of ISO document should be noted. This document was drafted in accordance with the editorial rules of the
ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
ISO draws attention to the possibility that the implementation of this document may involve the use of (a)
patent(s). ISO takes no position concerning the evidence, validity or applicability of any claimed patent
rights in respect thereof. As of the date of publication of this document, ISO had not received notice of (a)
patent(s) which may be required to implement this document. However, implementers are cautioned that
this may not represent the latest information, which may be obtained from the patent database available at
www.iso.org/patents. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and expressions
related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the World Trade
Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT), see www.iso.org/iso/foreword.html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 60, Gears, Subcommittee SC 1, Accuracy,
nomenclature and wormgearing.
This first edition cancels and replaces ISO/TS 14521:2020, which has been technically revised.
The main changes are as follows:
— conversion of ISO/TS 14521 to an International Standard;
— update of terminology and symbols for coherence with ISO 10828;
— "Hertzian stress" replaced with "Hertzian pressure";
— integration of Method B in Annex B;
— update of Annex C formulae;
— update of Figure D.2;
— update of Bibliography.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www.iso.org/members.html.
vi
Introduction
This document was developed for the rating and design of enclosed or open single enveloping worm gears
with cylindrical worms, and cylindrical worm-geared motors having either solid or hollow output shafts.
This document is only applicable when the flanks of the worm wheel teeth are conjugate to those of the
worm threads.
The particular shapes of the rack profiles from tip to root do not affect the conjugacy when the worm and
worm wheel hobs have the same profiles; thus worm wheels have proper contact with worms and the
motions of worm gear pairs are uniform.
This document can apply to wormgearing with cylindrical helicoidal worms as defined in ISO 10828 having
the following thread forms: A, C, I, N, K.
Other than those mentioned in the three preceding paragraphs, no restrictions are placed on the
manufacturing methods used.
In order to ensure proper mating and because of the many different thread profiles in use, it is generally
desirable that worms and worm wheels be supplied by the same manufacturer.
In this document, the permissible torque for a worm gear is limited by considerations of surface stresses
(conveniently referred to as wear or pitting) or bending stresses (referred to as strength) in both worm
threads and worm wheel teeth, worm deflection or thermal limitation.
Consequently, the load capacity of a pair of gears is determined using calculations concerned with all criteria
described in the scope and 6.4. The permissible torque on the worm wheel is the least of the calculated
values.
The choice of appropriate methods of calculation requires knowledge and experience. This document is
intended for use by experienced gear designers who can make informed judgements concerning factors. It is
not intended for use by engineers who lack the necessary experience. See 4.7.
WARNING — The geometry of worm gears is complex; therefore the user of this document is encouraged to
make sure that a valid working geometry has been established.
vii
International Standard ISO 14521:2026(en)
Gears — Calculation of load capacity of worm gears
1 Scope
This document specifies formulae for calculating the load capacity of cylindrical worm gears and covers
load ratings associated with wear, pitting, worm deflection, tooth breakage and temperature. Scuffing and
other failure modes are not covered by this document.
NOTE 1 The load rating and design procedures are only valid for tooth surface sliding velocities, v , less than or
g
equal to 25 m/s and contact ratios greater than 2,1.
NOTE 2 For wear, load rating and design procedures are only valid for tooth surface sliding velocities which are
above 0,1 m/s.
NOTE 3 The rules and recommendations for the dimensioning, lubricants or materials selected by this document
only apply to centre distances of 50 mm and larger. For centre distances below 50 mm, method A applies.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content constitutes
requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For undated references,
the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 1122-1, Vocabulary of gear terms — Part 1: Definitions related to geometry
ISO 1122-2, Vocabulary of gear terms — Part 2: Definitions related to worm gear geometry
ISO 6336-6, Calculation of load capacity of spur and helical gears — Part 6: Calculation of service life under
variable load
ISO 10828, Worm gears — Worm profiles and gear mesh geometry
3 Terms and definitions
3.1 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 1122-1, ISO 1122-2 and the
following apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at https:// www .electropedia .org/
3.1.1
actual gear
worm gear set designed by this document
3.2 Symbols
This document shall be used with symbol notations in accordance with ISO 701 and geometric definitions as
defined and developed in ISO 10828.
Table 1 — Symbols for worm gears
Symbols Description Unit Figure/ Formula
Table/
Annex
a centre distance mm Figure 1 —
a , a , a oil sump temperature coefficients determined — — (118) to (124)
0 1 2
according to Method C
centre distance of standard reference gear mm Figure 1 —
a
T
centre distance of a gear operating or test mm Table 5 —
a
T1
experiences are available
b effective worm wheel facewidth mm — —
2H
b standard effective worm wheel facewidth mm — (10)
2H,std
b wheel rim width mm — —
2R
b half of the Hertzian contact width mm Annex D (D.2)
H
CL Lines of contact for a relative position of the — Annex B, C, D —
worm gear set
c coefficient for heat transition coefficient — — (133)
k
c specific heat capacity of the oil Ws/(kg°K) — (128)
oil
(for temperature calculation with spray lubri-
cation)
c proximity value for the viscosity pressure m /N — (22) to (24)
α
exponent α
d worm tip diameter mm — (89)
a 1
d worm wheel tip diameter mm — —
a 2
d worm wheel outside diameter mm — —
e 2
force transmitted by a segment of a line of N Figure B.2 (B.3)
dF
n
contact
dl length of a segment of a line of contact mm Figure B.1 (B.1) to (B.6)
d worm root diameter mm — (104)
f 1
d worm wheel root diameter mm —
f 2
d worm reference diameter mm — —
m1
d worm wheel reference diameter mm — (41) to (43)
m2
d reference diameter of the worm, from mm Table 5 (44), (45)
m1T
standard reference gear
d reference diameter of the wheel, from mm Table 5 —
m2T
standard reference gear
dl length of the segment of line of contact where — — —
dF is applied
unit vector pointing in direction of the x-axis mm — (B.4)
e
x
f worm wheel facewidth factor for the param- — — (16)
h
eter for the mean minimum lubricant film
thickness
f worm wheel facewidth factor for the parame- — — (13)
p
ter for the mean Hertzian pressure
h worm tooth reference addendum in axial mm — (86)
am1
section
h worm wheel tooth reference addendum in mm 6.4.1.4 Meth- —
am2
middle section od C Note
h minimum lubricant film thickness μm — (C.1)
min
h mean minimum lubricant film thickness μm — (21)
min m
TTabablele 1 1 ((ccoonnttiinnueuedd))
Symbols Description Unit Figure/ Formula
Table/
Annex
h* parameter for the mean minimum lubricant — — (14)/(15)
film thickness
* parameter for the mean minimum lubricant — Table 5 —
h
T
film thickness of the standard reference gear
k lubricant constant 1/°K — (27) to (29)
l spacing of the worm shaft bearings mm — (103)
l , l bearing spacing of the worm shaft mm Figure 5 (103)
11 12
m axial module mm — —
x 1
normal vector — — (B.5)
n
−1
n rotational speed of the worm shaft min — —
p Hertzian pressure N/mm — (B.1)/(B.6)
H
p Hertzian pressure; mean value for the total N/mm — (B.7)
Hm
contact area
* parameter for the mean Hertzian pressure — — (11)/(12)/(B.8)
p
m
* parameter for the mean Hertzian pressure of — Table 5 —
p
mT
the standard reference gear
q diameter quotient — — —
r radius from the axis of the worm wheel to the mm — (B.4)
contact point B
s mean tooth root thickness of the wheel teeth in mm — (111)
f2
the spur section
s mean tooth root thickness of the wheel teeth in mm — (111)
ft2
the spur section
s sliding path of the worm flanks within the mm — (D.3)/(D.5)
gB
Hertzian contact of the wheel flank per num-
ber of cycles of the wheel, around the contact
point (local value)
s mean sliding path mm — (D.7)
gm
s tooth thickness at the reference diameter of mm — (111)
m2
the worm wheel
s rim thickness mm Figure 6 —
K
s wear path inside of the required life expectan- mm — (30)/(D.1)
Wm
cy
s worm tooth thickness in axial section mm — —
mx1
* worm tooth thickness in axial section coeffi- — — —
s
mx1
cient
s* parameter for the mean sliding path — — (17)/(18)/(D.11)
* parameter for the mean sliding path of the — Table 5 —
s
T
standard reference gear
t time of contact s — (D.2)
contact
u gear ratio — — —
u gear ratio of the standard reference gear — Table 5 —
T
velocity of a flank point of the worm m/s Figure B.1 —
v
velocity of a flank point of a worm wheel m/s Figure B.1 —
v
TTabablele 1 1 ((ccoonnttiinnueuedd))
Symbols Description Unit Figure/ Formula
Table/
Annex
v worm velocity component normal to the line of m/s Figure B.2 —
1n
contact
wheel velocity component normal to the con- m/s Figure B.2 (D.2)
v
2n
tact line
sliding velocity normal to the line of contact in m/s — (D.3)/(D.5)/(D.6)
v
gB
flank direction
v sliding velocity at reference diameter m/s — (9)/(49)/(50)/(51)/
g
(H.2)/(H.3)/(H.5)
v reference sliding velocity m/s — (H.2) to (H.5)
ref
x worm wheel profile shift coefficient — — —
z number of threads in worm — — —
z number of teeth in worm wheel — — —
A coefficient for kinematic viscosity — — (33)
A total flank surface of the worm wheel mm — (89)
fl
A dominant cooled surface of the gear set m — (132)
R
B coefficient for kinematic viscosity — — (34)
*
B coefficient for h mm — (14)
E modulus of elasticity of the worm N/mm — —
E modulus of elasticity of the worm wheel N/mm — —
E reduced modulus of elasticity N/mm Table 5 (20)
red
F axial force to the worm shaft N — (4)/(7)
xm1
F axial force to the worm wheel N — (3)/(6)
xm2
F radial force to the worm shaft N — (5)
rm1
F radial force to the worm wheel N — (11)
rm2
F circumferential or tangential force to the N — (3)/(6)/(8)
tm1
worm shaft
F circumferential or tangential force to the N — (4)/(7)
tm2
worm wheel
dF/dl specific loading N/mm — (C.5)
J reference wear intensity — Figure 4 (69) to (79)
OT
J , J , J reference wear intensity for stage I, II, III — — (H.6) to (H.7)
OI OII OIII
J wear intensity — — (68)
W
J wear intensity — — (H.6)
WP
K rotational speed factor/wheel bulk tempera- — — (135)
n
ture
K transverse load distribution factor — — 6.2.3
Hα
K longitudinal load distribution factor — — 6.2.3
Hβ
K size factor for wheel bulk temperature — — (137)
S
K application factor — — 6.2.1
A
K dynamic factor — — 6.2.2
v
K lubricant film thickness parameter — — (80)
W
K viscosity factor/wheel bulk temperature — — (136)
ν
K factor — — (G.5)
L life time h — —
h
N number of stress cycles of the worm wheel — — (31)
L
TTabablele 1 1 ((ccoonnttiinnueuedd))
Symbols Description Unit Figure/ Formula
Table/
Annex
N , N , N number of stress cycles of the worm wheel for — — (H.1)
LI LII LIII
stage I to III
N number of starts per hour — — (70)
S
P input power to the worm shaft W — —
P output power from the worm wheel shaft W — —
P cooling capacity of the oil with spray lubrica- W — (127)(125)
K
tion
P total power loss of the worm gear unit W — (37)
V
P idle running power loss W — (38)/(39)/(G.1)
VO
P meshing power loss in reducer W — (63)
Vz1-2
P meshing power loss in increaser W — (64)
Vz2-1
P sealing power loss W — (44)/(45)
VD
P bearing power loss through loading W — (40) to (43)
VLP
Q spray quantity m /s — (127)
oil
Ra arithmetic mean roughness for worm μm Table 5 —
Ra arithmetic mean roughness for reference gear μm — (62)
T
Rz mean roughness depth μm — 7.4.6
S tooth breakage safety factor — — (106)
F
S minimum tooth breakage safety factor — — (107)
F min
S pitting safety factor — — (91)
H
S minimum pitting safety factor — — (92)
H min
S temperature safety factor — — (115)/(125)
T
S minimum temperature safety factor — — (116)/(126)
T min
S wear safety factor — — (65)
W
S minimum wear safety factor — — (66)
W min
S worm deflection safety factor — — (101)
δ
S minimum worm deflection safety factor — — (102)
δ min
T input torque to the worm shaft Nm — (1)
T nominal input torque to the worm shaft Nm — (1)
1N
T output torque from the worm wheel Nm — (2)/(B.4)/(B.5)
T nominal output torque from the worm wheel Nm — (2)
2N
V sum of velocities at contact point — — (C.1)
SUMn
W pressure factor — — (84)/(85)
H
W material — lubricant factor — Table 8 —
ML
W start factor — — (83)
NS
W damage factor — — (H.8)
P
W lubricant structure factor — — (81)/(82)
S
Y form factor for tooth breakage — — (110)
F
Y geometry factor for coefficient of friction — — (59)/(60)
G
Y rim thickness factor for tooth breakage — — (113)
K
Y life factor for tooth breakage — Figure 7 a)/b) Table 12
NL
Y roughness factor for coefficient of friction — — (61)/(62)
R
Y size factor for coefficient of friction — — (57)/(58)
S
TTabablele 1 1 ((ccoonnttiinnueuedd))
Symbols Description Unit Figure/ Formula
Table/
Annex
Y material factor for coefficient of friction — — —
W
Y contact factor for tooth breakage — — (109)
ε
Yγ lead factor for tooth breakage — — (112)
Z life factor for pitting — — (94)
h
Z lubricant factor for pitting — — (100)
oil
Z size factor for pitting — — (96)/(97)
S
Z gear ratio factor — — (98)/(99)
u
Z velocity factor for pitting — — (95)
v
α heat transition coefficient for immersed wheel W/(m °K) — (133)
L
teeth
α normal pressure angle ° — (5), (86)
n
Δf relative deviation between a quantity of the — Figure 1 —
gear concerned and a reference gear
Δf relative deviation between the centre distance — Figure 1 —
T
of the gear concerned and the standard refer-
ence gear
Δf relative deviation between the centre distance — Figure 1 —
T1
of the gear concerned and a gear operating or
test experiences are available
Δm material loss limit mg — (88)
lim
Δs tooth thickness loss mm — (111)
Δs allowable tooth thickness loss mm — (87)/(111)
lim
γ reference lead angle of worm ° — (86)
m1
δ limiting value of the worm deflection mm — (105)
lim
δ worm deflection – Method C mm — (103)/(104)
m
δ flank los
...
PROJET
Norme
internationale
ISO/DIS 14521
ISO/TC 60/SC 1
Engrenages — Calcul de la capacité
Secrétariat: SNV
de charge des engrenages à vis
Début de vote:
Gears — Calculation of load capacity of worm gears
2025-03-21
Vote clos le:
ICS: 21.200
2025-06-13
CE DOCUMENT EST UN PROJET DIFFUSÉ
POUR OBSERVATIONS ET APPROBATION. IL
EST DONC SUSCEPTIBLE DE MODIFICATION
ET NE PEUT ÊTRE CITÉ COMME NORME
INTERNATIONALE AVANT SA PUBLICATION EN
TANT QUE TELLE.
OUTRE LE FAIT D’ÊTRE EXAMINÉS POUR
ÉTABLIR S’ILS SONT ACCEPTABLES À DES
FINS INDUSTRIELLES, TECHNOLOGIQUES ET
COMMERCIALES, AINSI QUE DU POINT DE VUE
DES UTILISATEURS, LES PROJETS DE NORMES
INTERNATIONALES DOIVENT PARFOIS ÊTRE
Le présent document est distribué tel qu’il est parvenu du secrétariat
CONSIDÉRÉS DU POINT DE VUE DE LEUR
du comité.
POSSIBILITÉ DE DEVENIR DES NORMES
POUVANT SERVIR DE RÉFÉRENCE DANS LA
RÉGLEMENTATION NATIONALE.
LES DESTINATAIRES DU PRÉSENT PROJET
SONT INVITÉS À PRÉSENTER, AVEC LEURS
OBSERVATIONS, NOTIFICATION DES DROITS
DE PROPRIÉTÉ DONT ILS AURAIENT
ÉVENTUELLEMENT CONNAISSANCE
ET À FOURNIR UNE DOCUMENTATION
EXPLICATIVE.
Numéro de référence
ISO/DIS 14521:2025(fr)
ISO/DIS 14521:2025(F)
ISO/TC 60/SC 1
ISO/DIS 14521:2025(fr)
Date : 2025-01-24
Engrenages— Calcul de la capacité de charge des engrenages à vis
Gears— Calculation of load capacity of worm gears
Étape DIS
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Publié en Suisse
ii
ISO/DIS 14521:2025(fr) ISO/DIS 14521:2025(F)
Sommaire Page
Avant-propos . vi
Introduction . viii
1 Domaine d'application .1
2 Références normatives .1
3 Termes et définitions .1
3.1 Termes et définitions .1
3.2 Symboles .2
4 Considérations générales .9
4.1 Critères d'évaluation de la capacité de charge des engrenages à vis .9
4.2 Bases d'établissement de la méthode . 10
4.3 Concept de paramètres absolus et relatifs . 10
4.4 Applicabilité . 11
4.5 Validité . 12
4.6 Considération sur le système . 13
4.7 Méthodes de calcul A, B, C . 14
4.7.1 Généralités relatives aux méthodes A, B et C. 14
4.7.2 Notes concernant les formules numériques . 14
4.7.3 Conditions fondamentales, interaction . 14
4.7.4 Autres notes . 15
4.8 Engrenage de référence standard . 15
5 Données exigées pour le calcul . 16
5.1 Variables d'entrée . 16
5.2 Coefficients de sécurité. 17
6 Forces, vitesses et paramètres pour le calcul des contraintes . 18
6.1 Généralités . 18
6.2 Forces exercées sur la denture . 18
6.2.1 Facteur d'application . 18
6.2.2 Facteur dynamique . 18
6.2.3 Facteur de distribution de la charge . 18
6.2.4 Composantes des forces exercées sur la denture . 18
6.3 Vitesse de glissement au diamètre de référence . 20
6.4 Paramètres physiques . 20
6.4.1 Généralités relatives aux paramètres physiques. 20
6.4.2 Paramètre pour la pression moyenne de Hertz . 21
6.4.3 Paramètre pour l'épaisseur moyenne du film lubrifiant . 22
6.4.4 Paramètre pour la longueur de glissement moyenne . 24
6.5 Calcul de la contrainte moyenne de contact . 24
6.6 Calcul de l'épaisseur moyenne du film lubrifiant . 25
6.7 Calcul du parcours d'usure . 26
6.8 Calcul de la viscosité cinématique du lubrifiant. 26
7 Rendement et perte de puissance. 27
7.1 Généralités . 27
7.2 Rendement total . 27
7.2.1 Méthode A . 27
7.2.2 Méthode B . 27
7.3 Perte de puissance totale . 27
7.3.1 Méthodes de calcul . 27
7.3.2 Perte de puissance à vide . 28
7.3.3 Perte de puissance dans les paliers . 28
iii
ISO/DIS 14521:2020(F) ISO/DIS 14521:2025(fr)
7.3.4 Perte de puissance dans les joints d'étanchéité . 29
7.3.5 Adaptation de la méthode de calcul à un essai spécifique . 29
7.4 Rendement de l'engrenage . 29
7.4.1 Calcul du rendement . 29
7.4.2 Coefficient de frottement de base, µ , de l'engrenage de référence standard . 30
OT
7.4.3 Facteur de dimension . 31
7.4.4 Facteur de géométrie . 32
7.4.5 Facteur matériau . 32
7.4.6 Facteur de rugosité . 32
7.4.7 Adaptation de la méthode de calcul à un essai spécifique . 32
7.5 Perte de puissance dans l'engrènement . 33
7.5.1 Méthode A . 33
7.5.2 Méthode B . 33
7.5.3 Méthode C. 33
8 Capacité de charge à l'usure . 33
8.1 Généralités. 33
8.2 Coefficient de sécurité à l'usure . 33
8.3 Usure attendue . 34
8.3.1 Méthode A . 34
8.3.2 Méthodes B, C . 34
8.4 Usure admissible . 38
8.5 Adaptation de la méthode de calcul à un essai spécifique . 39
9 Durabilité de surface (résistance à la formation d’écaillages) . 40
9.1 Généralités. 40
9.2 Coefficient de sécurité pour la formation d’écaillages . 40
9.3 Contrainte de contact réelle . 40
9.3.1 Méthode A . 40
9.3.2 Méthodes B, C . 40
9.4 Valeur limite de la contrainte de contact . 40
9.5 Adaptation de la méthode de calcul à un essai spécifique . 42
10 Déflexion . 42
10.1 Généralités. 42
10.2 Coefficient de sécurité à la déflexion . 42
10.3 Déflexion réelle . 42
10.3.1 Méthode A . 42
10.3.2 Méthode B . 42
10.3.3 Méthode C. 42
10.4 Valeur limite de déflexion . 43
11 Résistance en pied de dent . 43
11.1 Coefficient de sécurité à la rupture de denture . 43
11.2 Contrainte réelle en pied de dent . 44
11.2.1 Méthode A . 44
11.2.2 Méthode B . 44
11.2.3 Méthode C. 44
11.3 Valeur limite de la contrainte de cisaillement en pied de dent . 45
11.3.1 Généralités. 45
11.3.2 Limite d'endurance au cisaillement, τ . 46
F lim T
11.3.3 Facteur de durée de vie, Y . 46
NL
11.4 Adaptation de la méthode de calcul à un essai spécifique . 48
12 Coefficient de sécurité en température. 49
12.1 Coefficient de sécurité en température pour la lubrification par barbotage . 49
12.1.1 Généralités. 49
12.1.2 Détermination de la température du bain d'huile . 49
iv
ISO/DIS 14521:2025(fr) ISO/DIS 14521:2025(F)
12.1.3 Valeurs limites . 50
12.2 Coefficient de sécurité en température pour la lubrification par injection d'huile . 50
12.2.1 Généralités . 50
12.2.2 Capacité de refroidissement, P . 51
K
13 Détermination de la température de masse de la roue . 52
13.1 Température de masse de la roue avec lubrification par barbotage. 52
13.1.1 Généralités . 52
13.1.2 Méthode A . 52
13.1.3 Méthode B . 52
13.1.4 Méthode C . 52
13.2 Température de masse de la roue avec lubrification par injection . 53
13.2.1 Généralités . 53
13.2.2 Méthode A . 53
13.2.3 Méthode B . 53
13.2.4 Méthode C . 53
(informative) Notes concernant les paramètres physiques . 54
(normative) Méthodes de détermination des paramètres . 55
(normative) Épaisseur du film lubrifiant conformément à la théorie de la
lubrification élasto-hydrodynamique (EHL) . 64
(normative) Définitions du parcours d'usure . 67
(informative) Notes concernant le calcul de l'usure . 71
(informative) Notes concernant la résistance en pied de dent . 72
(informative) Adaptation des formules pour l'engrenage de référence standard à
des résultats d’essais . 73
(informative) Estimation de la durée de vie des engrenages à vis avec un risque
élevé d’endommagement par formation d’écaillages . 76
(informative) Exemples . 78
(informative) Exemples de capacité de charge limite dans une plage de conditions
de fonctionnement . 93
Bibliographie . 96
v
ISO/DIS 14521:2020(F) ISO/DIS 14521:2025(fr)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en
général confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit
de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales
et non gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore
étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui concerne la
normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir
www.iso.org/directives).
L’ISO attire l’attention sur le fait que la mise en application du présent document peut entraîner
l’utilisation d’un ou de plusieurs brevets. L’ISO ne prend pas position quant à la preuve, à la validité et à
l’applicabilité de tout droit de propriété revendiqué à cet égard. À la date de publication du présent
document, l’ISO n'avait pas reçu notification qu’un ou plusieurs brevets pouvaient être nécessaires à sa
mise en application. Toutefois, il y a lieu d’avertir les responsables de la mise en application du présent
document que des informations plus récentes sont susceptibles de figurer dans la base de données de
brevets, disponible à l'adresse www.iso.org/brevets. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié tout ou partie de tels droits de propriété.
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion
de l'ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir www.iso.org/avant-propos.
Le présent document a été élaboré par le Comité Technique ISO/TC 60, Engrenages, sous-comité SC 1,
Nomenclature et engrenages à vis.
Cette première édition annule et remplace l'ISO/TS 14521:2020, qui a fait l'objet d'une révision
technique.
Les principales modifications sont les suivantes :
— conversion de l’ISO/TS 14521 en norme internationale ;
— mise à jour pour assurer la cohérence de la terminologie et des symboles avec l’ISO 10828 ;
— dans la version anglaise, remplacement de « Hertzian stress » par « Hertzian pressure » ;
— intégration de la Méthode B pour déterminer le paramètre pour la pression hertzienne moyenne en
Annexe B ;
— mise à jour des formules en Annexe C ;
— mise à jour de la Figure D.2 Exemple de calcul des lignes de contact (projection dans le plan de la
roue) ;
vi
ISO/DIS 14521:2025(fr) ISO/DIS 14521:2025(F)
— mise à jour de la Bibliographie.
Il convient d’adresser tout retour d’expérience ou toute question concernant le présent document à
l’organisme national de normalisation de l’utilisateur. Une liste complète desdits organismes est
disponible sur www.iso.org/members.html.
vii
ISO/DIS 14521:2020(F) ISO/DIS 14521:2025(fr)
Introduction
Le présent document a été élaboré pour l'évaluation et le calcul de la capacité de charge des engrenages
à vis cylindriques ouverts ou fermés, et des motoréducteurs engrenages à vis comportant des arbres de
sortie pleins ou creux.
Le présent document s'applique uniquement lorsque les flancs des dentures de la roue creuse sont
conjugués à ceux des filets de vis.
Les formes particulières des profils de crémaillère de la tête au pied n'affectent pas la conjugaison lorsque
la vis et les fraises-mères pour le taillage des dents de la roue creuse ont les mêmes profils, de sorte que
la roue creuse et la vis ont un contact approprié et que les mouvements de l’engrenage à vis sont
uniformes.
Le présent document peut s'appliquer aux engrenages à vis avec vis cylindriques hélicoïdales tels que
définis dans l'ISO 10828 et ayant les profils de filets suivants : A, C, I, N, K.
À l'exception des éléments mentionnés dans les trois précédents alinéas, aucune restriction ne s'applique
aux méthodes de fabrication utilisées.
Afin d'assurer une conjugaison appropriée et du fait de l'existence des nombreux profils de filets
différents, il est généralement préférable que les vis et les roues creuses soient fournies par le même
fabricant.
Dans le présent document, le couple admissible d'un engrenage à vis est limité soit par la prise en compte
de la contrainte en surface (désignée, pour des raisons pratiques, comme usure ou écaillage) ou de la
contrainte de flexion (désignée comme la résistance) à la fois dans les filets de la vis, et les dents de la
roue creuse, de la déflexion de la vis ou de la limitation thermique.
Par conséquent, la capacité de charge de l'engrenage est déterminée au moyen de calculs prenant en
compte tous les critères décrits dans le domaine d'application et en 6.4. Le couple admissible sur la roue
creuse est la plus faible des valeurs calculées.
Le choix des méthodes de calcul appropriées requiert des connaissances et de l’ expérience. Le présent
document est destiné à être utilisé par des concepteurs d'engrenages expérimentés qui peuvent émettre
des jugements avisés concernant les facteurs impliqués. Il n'est pas destiné aux ingénieurs n'ayant pas
l'expérience nécessaire. Voir 4.7.
MISE EN GARDE — La géométrie des engrenages à vis est complexe, c'est pourquoi l'utilisateur du
présent document est amené à s'assurer qu'une géométrie de fonctionnement valide a été établie.
viii
PROJET DE NORME INTERNATIONALE
ISO/DIS 14521:2025(fr)
Engrenages — Calcul de la capacité de charge des engrenages à vis
1 Domaine d'application
Le présent document définit des formules permettant de calculer la capacité de charge des engrenages à
vis cylindriques et couvre les charges limites de base associées à l'usure, la formation d‘écaillages, la
déflexion de la vis, la rupture de dent et la température. Le grippage et les autres modes de défaillance ne
sont pas couverts par le présent document.
NOTE La charge limite et les procédures de conception ne sont valables que pour des vitesses de glissement à
la surface des dentures, v , inférieures ou égales à 25 m/s et des rapports de conduite supérieurs à 2,1.
g
NOTE Pour l'usure, la charge limite et les procédures de conception ne sont valables que pour des vitesses de
glissement à la surface de denture supérieures à 0,1 m/s.
NOTE Les règles et recommandations pour le dimensionnement, le choix des lubrifiants ou des matériaux
donnés dans le présent document s'appliquent uniquement aux entraxes de 50 mm et plus. Pour les entraxes
inférieurs à 50 mm, la méthode A s'applique.
2 Références normatives
Les documents suivants cités dans le texte constituent, pour tout ou partie de leur contenu, des exigences
du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique. Pour les références non
datées, la dernière édition du document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
ISO 1122-1, Vocabulaire des engrenages — Partie 1 : Définitions géométriques
ISO 1122-2, Vocabulaire des engrenages — Partie 2 : Définitions géométriques relatives aux engrenages à
vis
ISO 6336-6, Calcul de la capacité de charge des engrenages cylindriques à dentures droite et
hélicoïdale — Partie 6 : Calcul de la durée de vie en service sous charge variable
3 Termes et définitions
3.1 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l'ISO 1122-1, l'ISO 1122-2
et les suivants s’appliquent.
L'ISO et l'IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes :
— ISO Online browsing platform : disponible à l'adresse https://www.iso.org/obp
— IEC Electropedia : disponible à l'adresse https://www.electropedia.org/
3.1.1
engrenage réel
train d'engrenages à vis conçu selon le présent document
ISO/DIS 14521:2020(F) ISO/DIS 14521:2025(fr)
3.2 Symboles
Tableau 1 — Symboles pour les engrenages à vis
Symboles Description Unité Figure/ Formule
Tableau/
Annexe
a entraxe mm Figure 1
a1 entraxe de l'engrenage étudié mm Figure 1
a , a , a coefficients de température du bain d'huile — (118) à (124)
0 1 2
entraxe de l'engrenage de référence standard mm Figure 1
a
T
a entraxe d'un engrenage avec des conditions de mm Tableau 4
V
fonctionnement ou d'essais disponibles
b largeur effective de la roue mm
2H
b largeur effective standard de de la roue creuse mm (10)
2H,std
b2R largeur de jante de la roue mm (132)
Annexe D
bH demi-largeur de contact de Hertz mm (D.2)
Annexe B, C,
CL lignes de contact pour une position relative du - -
D
train d’engrenages
ck Coefficient de transfert thermique (133)
c chaleur spécifique de l'huile Ws/(kg.K) (128)
oil
(pour le calcul de la température avec
lubrification par injection)
cα valeur approchée de l'exposant de m /N (22)/(24)
pression - viscosité α
da 1 diamètre de tête de la vis mm (89)
da 2 diamètre de gorge de la roue creuse mm
d diamètre extérieur de la roue creuse mm
e 2
force partielle transmise par un segment d’une N Figure B.2 (B.3)
dF
n
ligne de contact
dl longueur d’un segment d’une ligne de contact mm Figure B.1 (B.1) à (B.6)
df 1 diamètre de pied de la vis mm (104)
df 2 diamètre de pied de la roue creuse mm (111)
d diamètre de référence de la vis mm
m1
d diamètre de référence de la roue creuse mm (41) à (43)
m2
diamètre de référence de la vis, pour l'engrenage
dm1T mm Tableau 4 (44), (45)
de référence standard
d diamètre de référence de la roue, pour mm Tableau 4
m2T
l'engrenage de référence standard
dl - - -
longueur du segment de ligne de contact où
dF
est appliqué
e vecteur unitaire orienté suivant l’axe x mm (B.4)
x
ISO/DIS 14521:2025(fr) ISO/DIS 14521:2025(F)
Symboles Description Unité Figure/ Formule
Tableau/
Annexe
fh facteur de largeur de roue creuse pour le — (16)
paramètre d'épaisseur moyenne minimale du film
lubrifiant
fp facteur de largeur de roue creuse pour le — (17)
paramètre de contrainte moyenne de Hertz
Δf écart relatif entre une quantité concernant — Figure 1
l’engrenage étudié et l’engrenage de référence
standard
Δf écart relatif entre l’entraxe concernant — Figure 1
T
l’engrenage étudié et l’engrenage de référence
standard
Δf écart relatif entre l’entraxe concernant — Figure 1
V
l’engrenage étudié et un engrenage disponible en
exploitation ou en essais
ham1 saillie de référence de la vis dans la section axiale mm (86)
h épaisseur minimale du film lubrifiant μm (C.1)
min
h épaisseur moyenne minimale du film lubrifiant μm (21)
min m
h* paramètre pour l'épaisseur moyenne du film — (14)/(15)
lubrifiant
paramètre pour l'épaisseur moyenne du film — Tableau 4
*
h
T
lubrifiant de l'engrenage de référence standard
k constante du lubrifiant 1/K (27)/(29)
l 1 espacement des paliers d'arbre de la vis mm (103)
l11, l12 distance des paliers de l'arbre de la vis mm Figure 5 (103)
m module axial mm
x 1
Δm limite de perte de matière mg (88)
lim
Δs perte d'épaisseur de la dent mm (111)
Δslim perte d'épaisseur de la dent admissible mm (87)
vecteur normal (B.5)
n
−1
n1 vitesse de rotation de l'arbre de vis sans fin min
pH pression de Hertz N/mm (B.1)/(B.6)
p pression de Hertz ; valeur moyenne sur toute la N/mm (B.7)
Hm
zone de contact
paramètre pour la pression moyenne de Hertz — (11)/(12) (B.8)
*
p
m
paramètre pour la pression moyenne de Hertz de — Tableau 4
*
p
mT
l'engrenage de référence standard
q quotient diamétral mm
rayon entre le point de de contact B et l’axe de la
mm (B.4)
r
roue creuse
s épaisseur moyenne de la dent en pied de dent de mm (111)
f2
la roue dans le plan médian
ISO/DIS 14521:2020(F) ISO/DIS 14521:2025(fr)
Symboles Description Unité Figure/ Formule
Tableau/
Annexe
sft2 épaisseur moyenne de la dent en pied de dent de mm (111)
la roue dans le plan médian
sgB longueur de glissement des flancs de vis dans la mm (D.3)/(D.5)
zone de contact de Hertz du flanc de roue par
nombre de cycles de la roue, autour du point de
contact (valeur locale)
s longueur de glissement moyenne mm (D.7)
gm
s épaisseur de la dent au diamètre de référence de mm (111)
m2
la roue creuse
s épaisseur de jante mm Figure 6 (113)
K
s parcours d'usure au cours de la durée de vie mm (30)/(D.1)
Wm
prévue exigée
s épaisseur des filets de vis en section axiale mm
mx1
* coefficient d'épaisseur des filets de vis en section — (111)
s
mx1
axiale
s* paramètre pour la longueur de glissement — (17)/(18)/(D.8
moyenne )
paramètre pour la longueur de glissement
* — Tableau 4
s
T
moyenne de l'engrenage de référence standard
t temps de contact s (D.2)
contact
u rapport d'engrenage (1)
uT rapport d'engrenage de l'engrenage de référence Tableau 4 -
standard
v vitesse d'un point du flanc de la vis m/s Figure B.1 -
v vitesse d'un point du flanc d'une roue creuse m/s Figure B.1 -
v composante de vitesse de la vis perpendiculaire à m/s Figure B.2 -
1n
la ligne de contact
composante de vitesse de la roue perpendiculaire m/s Figure B.2 (D.2)
v
2n
à la ligne de contact
v vitesse de glissement perpendiculaire à la ligne de m/s (D.3)/(D.5)/(D.
gB
contact dans la direction du flanc 6)
v vitesse de glissement au diamètre de référence m/s (9)/(49)/(50)/
g
(51)/(H.2)/(H.
3)/(H.5)
vref vitesse de glissement de référence m/s (H.2) à (H.5)
v vitesse totale normale à la ligne de contact m/s (11) (C.4)
Σn
x coefficient de déport de la roue creuse —
z1 nombre de filets de la vis —
z2 nombre de dents de la roue creuse —
A coefficient pour la viscosité cinématique (33)
A surface totale des flancs de la roue creuse mm (89)
fl
ISO/DIS 14521:2025(fr) ISO/DIS 14521:2025(F)
Symboles Description Unité Figure/ Formule
Tableau/
Annexe
AR surface d'échange principale du train m (132)
d'engrenages
B coefficient pour la viscosité cinématique — (34)
*
B coefficient pour h mm (14)
E module d'élasticité de la vis N/mm
E module d'élasticité de la roue creuse N/mm
Ered module d'élasticité réduit N/mm Tableau 4 (20)
Fxm1 force axiale exercée sur l'arbre de la vis N (4)/(7)
F force axiale exercée sur la roue creuse N (3)/(6)
xm2
F force radiale exercée sur l'arbre de la vis N (5)
rm1
Frm2 force radiale exercée sur la roue creuse N (11)
Ftm1 force circonférentielle ou tangentielle exercée sur N (4)/(6)
l'arbre de la vis
Ftm2 force circonférentielle ou tangentielle exercée sur N (3)/(7)
la roue creuse
dF/ dl charge spécifique N/mm (C.5)
JOT intensité d'usure de référence — Figure 4 (69) à (79)
JOI, JOII, JOIII intensité d'usure de référence pour les étapes I, II, — (H.6) à (H.7)
III
JW intensité d'usure — (68)
J intensité d'usure — (H.6)
WP
K facteur de vitesse de rotation/température de — (135)
n
masse de la roue
K facteur de distribution de la charge transversale — 6.2.3
Hα
KHβ facteur de distribution de la charge longitudinale — 6.2.3
KS facteur de dimension pour la température de — (137)
masse de la roue
KA facteur d'application — 6.2.1
Kv facteur dynamique — 6.2.2
K paramètre d'épaisseur du film lubrifiant — (80)
W
K facteur de viscosité/température de masse de la — (136)
ν
roue
K facteur — (G.5)
Lh durée de vie h
NL nombre de cycles de charge sur la roue creuse — (31)
N , N , N nombre de cycles de charge sur la roue creuse — (H.1)
LI LII LIII
pour les étapes I à III
N nombre de démarrages par heure — (70)
S
P puissance d’entrée sur l’arbre de vis sans fin W
P2 puissance de sortie sur l'arbre de la roue creuse W
ISO/DIS 14521:2020(F) ISO/DIS 14521:2025(fr)
Symboles Description Unité Figure/ Formule
Tableau/
Annexe
PK capacité de refroidissement de l'huile avec W (127) (125)
lubrification par injection
PV perte de puissance totale du réducteur à roue et W (38)
vis
PVO perte de puissance à vide W (38)/(39)/(G.1
)
PVz1-2 perte de puissance dans l'engrènement en W (62)
réducteur
P perte de puissance dans l'engrènement en W (64)
Vz2-1
multiplicateur
P perte de la puissance dans les joints d'étanchéité W (44)/(45)
VD
PVLP perte de puissance dans les paliers due à la charge W (40) à (43)
Qoil débit d'injection m /s (127)
Ra rugosité moyenne arithmétique pour la vis μm Tableau 4
Ra rugosité moyenne arithmétique pour l'engrenage μm (62)
T
de référence
Rz profondeur de rugosité moyenne μm 7.4.6
SF coefficient de sécurité à la rupture de denture — (106)
SF min coefficient de sécurité minimal à la rupture de — (107)
denture
SH coefficient de sécurité pour la formation — (91)
d’écaillages
SHmin coefficient de sécurité minimal pour la formation — (92)
d’écaillages
ST coefficient de sécurité en température — (115)/(125)
ST min coefficient de sécurité minimal en température — (116)/(126)
S coefficient de sécurité à l'usure — (65)
W
S coefficient de sécurité minimal à l'usure — (66)
W min
Sδ coefficient de sécurité à la déflexion — (101)
Sδ min limite du coefficient de sécurité à la déflexion — (102)
T couple d'entraînement de l'arbre de la vis Nm (1)
T couple d'entraînement nominal de l'arbre de la vis Nm (1)
1N
T couple de sortie de la roue creuse Nm (2)/(B.4)/(B.5)
T2N couple de sortie nominal de la roue creuse Nm (2)
VSUMn somme des vitesses au point de contact (C.1)
W facteur de pression — (84)/(85)
H
W matériau – facteur lubrifiant — Tableau 7
ML
WNS facteur de démarrage — (83)
WP facteur d’endommagement — (H.8)
WS facteur de structure de lubrifiant — (81)/(82)
ISO/DIS 14521:2025(fr) ISO/DIS 14521:2025(F)
Symboles Description Unité Figure/ Formule
Tableau/
Annexe
YF facteur de forme pour la rupture de denture — (110)
YG facteur de géométrie pour le coefficient de — (59)/(60)
frottement
YK facteur d'épaisseur de jante pour la rupture de — (113)
denture
Tableau 11
YNL facteur de durée de vie pour la rupture de denture — Figure 7
a)/b)
YR facteur de rugosité pour le coefficient de — (61)/(62)
frottement
YS facteur de dimension pour le coefficient de — (57)/(58)
frottement
YW facteur matériau pour le coefficient de frottement —
Yε facteur de conduite pour la rupture de denture — (109)
Yγ facteur de pas hélicoïdal pour la rupture de — (112)
denture
Z facteur de durée de vie pour la formation — (94)
h
d’écaillages
Z facteur de lubrifiant pour la formation d’écaillages — (100)
oil
Z facteur de dimension pour la formation — (96)/(97)
S
d’écaillages
Z facteur de rapport d'engrenage — (98)/99)
u
Z facteur de vitesse pour la formation d’écaillages — (95)
v
α facteur de pression – viscosité m /N paragraphe
6.6
αL coefficient d’échange thermique pour les dentures W/(m K) (133)
de roue immergées
αn angle de pression normal - (5), (86)
γm1 angle d'inclinaison de l'hélice de référence de la ° (86)
vis
δlim valeur limite de déflexion mm (105)
δm déflexion de la vis – Méthode C mm (103)/(104)
δ perte de flanc de la roue par usure abrasive dans mm (67)
Wn
la section normale
δ valeur limite de la perte de flanc mm (90)
W lim
δ valeur limite de la perte de flanc en section mm (86) à (88)
W lim n
normale
η rendement total en réducteur — (35)
ges
ηges1-2 rendement total si la vis est menante — (35)
ηges2-1 rendement total si la roue creuse est menante — (36)
η' rendement total en multiplicateur — (36)
ges
η rendement de l'engrenage en réducteur — (46)/(63)
z1-2
ISO/DIS 14521:2020(F) ISO/DIS 14521:2025(fr)
Symboles Description Unité Figure/ Formule
Tableau/
Annexe
ηz2-1 rendement de l'engrenage en multiplicateur — (47)/(64)
η0M viscosité dynamique du lubrifiant à la pression Ns/m (25) (C.1)
ambiante et à la température de masse de la roue
creuse
θ température °C
Δθ écart entre la température de la roue et la °C (131)
température du bain d'huile
θin température d'entrée de l'huile °C (129)
θ température ambiante °C
θoil température d'injection °C (129)
Δθ écart de température d'huile entre l'entrée et la
...
PROJET FINAL
Norme
internationale
ISO/FDIS 14521
ISO/TC 60/SC 1
Engrenages — Calcul de la capacité
Secrétariat: SNV
de charge des engrenages à vis
Début de vote:
Gears — Calculation of load capacity of worm gears 2026-03-19
Vote clos le:
2026-05-14
LES DESTINATAIRES DU PRÉSENT PROJET SONT
INVITÉS À PRÉSENTER, AVEC LEURS OBSERVATIONS,
NOTIFICATION DES DROITS DE PROPRIÉTÉ DONT ILS
AURAIENT ÉVENTUELLEMENT CONNAISSANCE ET À
FOURNIR UNE DOCUMENTATION EXPLICATIVE.
OUTRE LE FAIT D’ÊTRE EXAMINÉS POUR
ÉTABLIR S’ILS SONT ACCEPTABLES À DES FINS
INDUSTRIELLES, TECHNOLOGIQUES ET COM-MERCIALES,
AINSI QUE DU POINT DE VUE DES UTILISATEURS, LES
PROJETS DE NORMES
INTERNATIONALES DOIVENT PARFOIS ÊTRE CONSIDÉRÉS
DU POINT DE VUE DE LEUR POSSI BILITÉ DE DEVENIR DES
NORMES POUVANT
SERVIR DE RÉFÉRENCE DANS LA RÉGLEMENTATION
NATIONALE.
Numéro de référence
ISO/FDIS 14521:2026(fr) © ISO 2026
PROJET FINAL
ISO/FDIS 14521:2026(fr)
Norme
internationale
ISO/FDIS 14521
ISO/TC 60/SC 1
Engrenages — Calcul de la capacité
Secrétariat: SNV
de charge des engrenages à vis
Début de vote:
Gears — Calculation of load capacity of worm gears
2026-03-19
Vote clos le:
2026-05-14
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DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
OUTRE LE FAIT D’ÊTRE EXAMINÉS POUR
ÉTABLIR S’ILS SONT ACCEPTABLES À DES FINS
© ISO 2026 INDUSTRIELLES, TECHNOLOGIQUES ET COM-MERCIALES,
AINSI QUE DU POINT DE VUE DES UTILISATEURS, LES
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PROJETS DE NORMES
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NORMES POUVANT
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NATIONALE.
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Case postale 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Genève
Tél.: +41 22 749 01 11
E-mail: copyright@iso.org
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Publié en Suisse Numéro de référence
ISO/FDIS 14521:2026(fr) © ISO 2026
ii
ISO/FDIS 14521:2026(fr)
Sommaire Page
Avant-propos .vi
Introduction .vii
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
3.1 Termes et définitions .1
3.2 Symboles .2
4 Considérations générales . 8
4.1 Critères d'évaluation de la capacité de charge des engrenages à vis .8
4.2 Bases d'établissement de la méthode .9
4.3 Concept de paramètres absolus et relatifs .9
4.4 Applicabilité .10
4.5 Validité .10
4.6 Considération sur le système . 12
4.7 Méthodes de calcul A, B, C . 12
4.7.1 Généralités relatives aux méthodes A, B et C . 12
4.7.2 Notes concernant les formules numériques . 13
4.7.3 Conditions fondamentales, interaction . 13
4.7.4 Autres notes .14
4.8 Engrenage de référence standard .14
5 Données exigées pour le calcul . . 14
5.1 Variables d'entrée .14
5.2 Coefficients de sécurité . 15
6 Forces, vitesses et paramètres pour le calcul des contraintes .16
6.1 Généralités .16
6.2 Forces exercées sur la denture .16
6.2.1 Facteur d'application .16
6.2.2 Facteur dynamique .16
6.2.3 Facteur de distribution de la charge .16
6.2.4 Composantes des forces exercées sur la denture .17
6.3 Vitesse de glissement au diamètre de référence .18
6.4 Paramètres physiques .18
6.4.1 Généralités relatives aux paramètres physiques .18
6.4.2 Paramètre pour la pression moyenne de Hertz .19
6.4.3 Paramètre pour l'épaisseur moyenne minimale du film lubrifiant . 20
6.4.4 Paramètre pour la longueur de glissement moyenne . 22
6.5 Calcul de la contrainte moyenne de contact . 22
6.6 Calcul de l'épaisseur moyenne minimale du film lubrifiant . 23
6.7 Calcul du parcours d'usure .24
6.8 Calcul de la viscosité cinématique du lubrifiant .24
7 Rendement et perte de puissance .25
7.1 Généralités . 25
7.2 Rendement total . 25
7.2.1 Méthode A . 25
7.2.2 Méthode B . 25
7.3 Perte de puissance totale . 25
7.3.1 Méthodes de calcul . 25
7.3.2 Perte de puissance à vide . . 26
7.3.3 Perte de puissance dans les paliers . 26
7.3.4 Perte de puissance dans les joints d'étanchéité .27
7.3.5 Adaptation de la méthode de calcul à un essai spécifique .27
7.4 Rendement de l'engrenage .27
iii
ISO/FDIS 14521:2026(fr)
7.4.1 Calcul du rendement .27
7.4.2 Coefficient de frottement de base, µ , de l'engrenage de référence standard . 28
OT
7.4.3 Facteur de dimension . 30
7.4.4 Facteur de géométrie .31
7.4.5 Facteur matériau .31
7.4.6 Facteur de rugosité . . .31
7.4.7 Adaptation de la méthode de calcul à un essai spécifique .31
7.5 Perte de puissance dans l'engrènement .32
7.5.1 Méthode A .32
7.5.2 Méthode B .32
7.5.3 Méthode C .32
8 Capacité de charge à l'usure .32
8.1 Généralités .32
8.2 Coefficient de sécurité à l'usure .32
8.3 Usure attendue . 33
8.3.1 Méthode A . 33
8.3.2 Méthodes B, C . 33
8.4 Usure admissible.37
8.5 Adaptation de la méthode de calcul à un essai spécifique. 38
9 Durabilité de surface (résistance à la formation d’écaillages) .38
9.1 Généralités . 38
9.2 Coefficient de sécurité pour la formation d’écaillages . 38
9.3 Contrainte de contact réelle . 39
9.3.1 Méthode A . 39
9.3.2 Méthodes B, C . 39
9.4 Valeur limite de la contrainte de contact . 39
9.5 Adaptation de la méthode de calcul à un essai spécifique. 40
10 Déflexion de la vis .40
10.1 Généralités . 40
10.2 Coefficient de sécurité à la déflexion de la vis .41
10.3 Déflexion réelle de la vis .41
10.3.1 Méthode A .41
10.3.2 Méthode B .41
10.3.3 Méthode C .41
10.4 Valeur limite de déflexion de la vis . .42
11 Résistance en pied de dent .42
11.1 Coefficient de sécurité à la rupture de denture .42
11.2 Contrainte réelle en pied de dent .42
11.2.1 Méthode A .42
11.2.2 Méthode B .42
11.2.3 Méthode C .42
11.3 Valeur limite de la contrainte de cisaillement en pied de dent . 44
11.3.1 Généralités . 44
11.3.2 Limite d'endurance de la contrainte de cisaillement, τ . 44
F lim T
11.3.3 Facteur de durée de vie, Y .45
NL
11.4 Adaptation de la méthode de calcul à un essai spécifique.47
12 Coefficient de sécurité en température . .47
12.1 Coefficient de sécurité en température pour la lubrification par barbotage .47
12.1.1 Généralités .47
12.1.2 Détermination de la température du bain d'huile .47
12.1.3 Valeurs limites de la température du bain d'huile . 49
12.2 Coefficient de sécurité en température pour la lubrification par injection d'huile . 49
12.2.1 Généralités . 49
12.2.2 Capacité de refroidissement, P . 49
K
13 Détermination de la température de masse de la roue .50
13.1 Température de masse de la roue avec lubrification par barbotage . 50
iv
ISO/FDIS 14521:2026(fr)
13.1.1 Généralités . 50
13.1.2 Méthode A . 50
13.1.3 Méthode B . 50
13.1.4 Méthode C . 50
13.2 Température de masse de la roue avec lubrification par injection .51
13.2.1 Généralités .51
13.2.2 Méthode A .51
13.2.3 Méthode B .51
13.2.4 Méthode C .51
Annexe A (informative) Notes concernant les paramètres physiques .53
Annexe B (normative) Méthodes de détermination des paramètres physiques pour la pression
de Hertz moyenne et algorithmes généraux pour la Méthode B .54
Annexe C (normative) Paramètre physique pour l'épaisseur moyenne minimale du film
lubrifiant conformément à la théorie de la lubrification élasto-hydrodynamique (EHL) .63
Annexe D (normative) Définitions du parcours d'usure – Paramètre physique pour le glissement
de flanc moyen.66
Annexe E (informative) Notes concernant le calcul de l'usure .70
Annexe F (informative) Notes concernant la résistance en pied de dent .71
Annexe G (informative) Adaptation des formules pour l'engrenage de référence standard à des
résultats d’essais.72
Annexe H (informative) Estimation de la durée de vie des engrenages à vis avec un risque élevé
d’endommagement par formation d’écaillages .75
Annexe I (informative) Exemples .77
Annexe J (informative) Exemples de capacité de charge limite dans une plage de conditions de
fonctionnement .95
Bibliographie .97
v
ISO/FDIS 14521:2026(fr)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux
de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général
confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire
partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a
été rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir
www.iso.org/directives).
L’ISO attire l’attention sur le fait que la mise en application du présent document peut entraîner l’utilisation
d’un ou de plusieurs brevets. L’ISO ne prend pas position quant à la preuve, à la validité et à l’applicabilité de
tout droit de propriété revendiqué à cet égard. À la date de publication du présent document, l’ISO n'avait pas
reçu notification qu’un ou plusieurs brevets pouvaient être nécessaires à sa mise en application. Toutefois,
il y a lieu d’avertir les responsables de la mise en application du présent document que des informations
plus récentes sont susceptibles de figurer dans la base de données de brevets, disponible à l'adresse
www.iso.org/brevets. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne pas avoir identifié tout ou partie de
tels droits de propriété.
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données pour
information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion de
l'ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles techniques au
commerce (OTC), voir www.iso.org/avant-propos.
Le présent document a été élaboré par le Comité Technique ISO/TC 60, Engrenages, sous-comité SC 1,
Nomenclature et engrenages à vis.
Cette première édition annule et remplace l'ISO/TS 14521:2020, qui a fait l'objet d'une révision technique.
Les principales modifications sont les suivantes:
— conversion de l’ISO/TS 14521 en norme internationale;
— mise à jour de la terminologie et des symboles pour assurer la cohérence avec l’ISO 10828;
— dans la version anglaise, remplacement de «Hertzian stress» par «Hertzian pressure»;
— intégration de la Méthode B en Annexe B;
— mise à jour des formules en Annexe C;
— mise à jour de la Figure D.2;
— mise à jour de la Bibliographie.
Il convient d’adresser tout retour d’expérience ou toute question concernant le présent document à
l’organisme national de normalisation de l’utilisateur. Une liste complète desdits organismes est disponible
sur www.iso.org/members.html.
vi
ISO/FDIS 14521:2026(fr)
Introduction
Le présent document a été élaboré pour l'évaluation et le calcul de la capacité de charge des engrenages à vis
cylindriques ouverts ou fermés, et des motoréducteurs engrenages à vis cylindriques comportant des arbres
de sortie pleins ou creux.
Le présent document s'applique uniquement lorsque les flancs des dentures de la roue creuse sont conjugués
à ceux des filets de vis.
Les formes particulières des profils de crémaillère de la tête au pied n'affectent pas la conjugaison lorsque la
vis et les fraises-mères pour le taillage des dents de la roue creuse ont les mêmes profils, de sorte que la roue
creuse et la vis ont un contact approprié et que les mouvements de l’engrenage à vis sont uniformes.
Le présent document peut s'appliquer aux engrenages à vis avec vis cylindriques hélicoïdales tels que définis
dans l'ISO 10828 et ayant les profils de filets suivants: A, C, I, N, K.
À l'exception des éléments mentionnés dans les trois précédents alinéas, aucune restriction ne s'applique
aux méthodes de fabrication utilisées.
Afin d'assurer une conjugaison appropriée et du fait de l'existence des nombreux profils de filets différents,
il est généralement préférable que les vis et les roues creuses soient fournies par le même fabricant.
Dans le présent document, le couple admissible d'un engrenage à vis est limité soit par la prise en compte des
contraintes en surface (désignée, pour des raisons pratiques, comme usure ou écaillage) ou des contraintes
de flexion (désignée comme la résistance) à la fois dans les filets de la vis, et les dents de la roue creuse, de la
déflexion de la vis ou de la limitation thermique.
Par conséquent, la capacité de charge de l'engrenage est déterminée au moyen de calculs prenant en compte
tous les critères décrits dans le domaine d'application et en 6.4. Le couple admissible sur la roue creuse est la
plus faible des valeurs calculées.
Le choix des méthodes de calcul appropriées requiert des connaissances et de l’ expérience. Le présent
document est destiné à être utilisé par des concepteurs d'engrenages expérimentés qui peuvent émettre
des jugements avisés concernant les facteurs impliqués. Il n'est pas destiné aux ingénieurs n'ayant pas
l'expérience nécessaire. Voir 4.7.
MISE EN GARDE — La géométrie des engrenages à vis est complexe, c'est pourquoi l'utilisateur du présent
document est amené à s'assurer qu'une géométrie de fonctionnement valide a été établie.
vii
PROJET FINAL Norme internationale ISO/FDIS 14521:2026(fr)
Engrenages — Calcul de la capacité de charge des engrenages
à vis
1 Domaine d'application
Le présent document définit des formules permettant de calculer la capacité de charge des engrenages à vis
cylindriques et couvre les charges limites de base associées à l'usure, la formation d‘écaillages, la déflexion
de la vis, la rupture de dent et la température. Le grippage et les autres modes de défaillance ne sont pas
couverts par le présent document.
NOTE 1 La charge limite et les procédures de conception ne sont valables que pour des vitesses de glissement à la
surface des dentures, v , inférieures ou égales à 25 m/s et des rapports de conduite supérieurs à 2,1.
g
NOTE 2 Pour l'usure, la charge limite et les procédures de conception ne sont valables que pour des vitesses de
glissement à la surface de denture supérieures à 0,1 m/s.
NOTE 3 Les règles et recommandations pour le dimensionnement, le choix des lubrifiants ou des matériaux donnés
dans le présent document s'appliquent uniquement aux entraxes de 50 mm et plus. Pour les entraxes inférieurs
à 50 mm, la méthode A s'applique.
2 Références normatives
Les documents suivants cités dans le texte constituent, pour tout ou partie de leur contenu, des exigences du
présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique. Pour les références non datées,
la dernière édition du document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
ISO 1122-1, Vocabulaire des engrenages — Partie 1: Définitions géométriques
ISO 1122-2, Vocabulaire des engrenages — Partie 2: Définitions géométriques relatives aux engrenages à vis
ISO 6336-6, Calcul de la capacité de charge des engrenages cylindriques à dentures droite et hélicoïdale — Partie
6: Calcul de la durée de vie en service sous charge variable
ISO 10828, Engrenage à vis cylindriques — Géométrie des profils de vis et de l’engrènement
3 Termes et définitions
3.1 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l'ISO 1122-1, l'ISO 1122-2 et les
suivants s’appliquent.
L'ISO et l'IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en normalisation,
consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l'adresse https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: disponible à l'adresse https:// www .electropedia .org/
3.1.1
engrenage réel
train d'engrenages à vis conçu selon le présent document
ISO/FDIS 14521:2026(fr)
3.2 Symboles
Le présent document doit être utilisé avec les notations de symboles conformément à l'ISO 701 et les
définitions géométriques telles que définies et développées dans l'ISO 10828.
Tableau 1 — Symboles pour les engrenages à vis
Symboles Description Unité Figure/ Formule
Tableau/
Annexe
a entraxe mm Figure 1 —
a entraxe de l'engrenage étudié mm Figure 1 —
a , a , a coefficients de température du bain d'huile détermi- — — (118) à (124)
0 1 2
nés conformément à la Méthode C
entraxe de l'engrenage de référence standard mm Figure 1 —
a
T
entraxe d'un engrenage avec des conditions de fonc- mm Tableau 5 —
a
V
tionnement ou d'essais disponibles
b largeur effective de la roue creuse mm — —
2H
b largeur effective standard de de la roue creuse mm — (10)
2H,std
b largeur de jante de la roue mm — —
2R
b demi-largeur de contact de Hertz mm Annexe D (D.2)
H
CL lignes de contact pour une position relative du train — Annexe B, —
d’engrenages Annexe C,
Annexe D
c Coefficient de transfert thermique — — (133)
k
c chaleur spécifique de l'huile Ws/(kg.K) — (128)
oil
(pour le calcul de la température avec lubrification
par injection)
c valeur approchée de l'exposant de pression - visco- m /N — (22) à (24)
α
sité α
d diamètre de tête de la vis mm — (89)
a 1
d diamètre de tête de la roue creuse mm — —
a 2
d diamètre extérieur de la roue creuse mm — —
e 2
force partielle transmise par un segment d’une ligne N Figure B.2 (B.3)
dF
n
de contact
dl longueur d’un segment d’une ligne de contact mm Figure B.1 (B.1) à (B.6)
d diamètre de pied de la vis mm — (104)
f 1
d diamètre de pied de la roue creuse mm — —
f 2
d diamètre de référence de la vis mm — —
m1
d diamètre de référence de la roue creuse mm — (41) à (43)
m2
d diamètre de référence de la vis, pour l'engrenage de mm Tableau 5 (44), (45)
m1T
référence standard
d diamètre de référence de la roue, pour l'engrenage mm Tableau 5 —
m2T
de référence standard
dl — — —
longueur du segment de ligne de contact où dF est
appliqué
vecteur unitaire orienté suivant l’axe x mm — (B.4)
e
x
f facteur de largeur de la roue creuse pour le para- — — (16)
h
mètre d'épaisseur moyenne minimale du film
lubrifiant
ISO/FDIS 14521:2026(fr)
TTabableleaauu 1 1 ((ssuuiitte)e)
Symboles Description Unité Figure/ Formule
Tableau/
Annexe
f facteur de largeur de la roue creuse pour le para- — — (17)
p
mètre de contrainte moyenne de Hertz
h saillie de référence de la vis dans la section axiale mm — (86)
am1
h épaisseur minimale du film lubrifiant μm — (C.1)
min
h épaisseur moyenne minimale du film lubrifiant μm — (21)
min m
h* paramètre pour l'épaisseur moyenne minimale du — — (14)/(15)
film lubrifiant
paramètre pour l'épaisseur moyenne minimale du — Tableau 5 —
*
h
T
film lubrifiant de l'engrenage de référence standard
k constante du lubrifiant 1/K — (27) à (29)
l espacement des paliers d'arbre de la vis mm — (103)
l , l distance des paliers de l'arbre de la vis mm Figure 5 (103)
11 12
m module axial mm — —
x 1
vecteur normal — — (B.5)
n
−1
n vitesse de rotation de l'arbre de vis sans fin min — —
p pression de Hertz N/mm (B.1)/(B.6)
H
p pression de Hertz; valeur moyenne sur toute la zone N/mm (B.7)
Hm
de contact
* paramètre pour la pression moyenne de Hertz — — (11)/(12)/(B.8)
p
m
* paramètre pour la pression moyenne de Hertz de — Tableau 5 —
p
mT
l'engrenage de référence standard
q quotient diamétral — — —
rayon entre le point de de contact B et l’axe de la mm — (B.4)
r
roue creuse
s épaisseur moyenne de la dent en pied de dent de la mm — (111)
f2
roue dans le plan médian
s épaisseur moyenne de la dent en pied de dent de la mm — (111)
ft2
roue dans le plan médian
s longueur de glissement des flancs de vis dans mm — (D.3)/(D.5)
gB
la zone de contact de Hertz du flanc de roue par
nombre de cycles de la roue, autour du point de
contact (valeur locale)
s longueur de glissement moyenne mm — (D.7)
gm
s épaisseur de la dent au diamètre de référence de la mm — (111)
m2
roue creuse
s épaisseur de jante mm Figure 6 —
K
s parcours d'usure au cours de la durée de vie prévue mm — (30)/(D.1)
Wm
exigée
s épaisseur des filets de vis en section axiale mm — —
mx1
* coefficient d'épaisseur des filets de vis en section — — —
s
mx1
axiale
s* paramètre pour la longueur de glissement moyenne — — (17)/(18)/(D.11)
* paramètre pour la longueur de glissement moyenne — Tableau 5 —
s
T
de l'engrenage de référence standard
t temps de contact s — (D.2)
contact
u rapport d'engrenage — — —
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TTabableleaauu 1 1 ((ssuuiitte)e)
Symboles Description Unité Figure/ Formule
Tableau/
Annexe
u rapport d'engrenage de l'engrenage de référence — Tableau 5 —
T
standard
vitesse d'un point du flanc de la vis m/s Figure B.1 —
v
vitesse d'un point du flanc d'une roue creuse m/s Figure B.1 —
v
v composante de vitesse de la vis perpendiculaire à la m/s Figure B.2 —
1n
ligne de contact
composante de vitesse de la roue perpendiculaire à m/s Figure B.2 (D.2)
v
2n
la ligne de contact
vitesse de glissement perpendiculaire à la ligne de m/s — (D.3)/(D.5)/(D.6)
v
gB
contact dans la direction du flanc
v vitesse de glissement au diamètre de référence m/s — (9)/(49)/(50)/
g
(51)/(H.2)/
(H.3)/(H.5)
v vitesse de glissement de référence m/s — (H.2) à (H.5)
ref
x coefficient de déport de la roue creuse — — —
z nombre de filets de la vis — — —
z nombre de dents de la roue creuse — — —
A coefficient pour la viscosité cinématique — — (33)
A surface totale des flancs de la roue creuse mm — (89)
fl
A surface d'échange principale du train d'engrenages m — (132)
R
B coefficient pour la viscosité cinématique — — (34)
B coefficient pour h* mm — (14)
E module d'élasticité de la vis N/mm — —
E module d'élasticité de la roue creuse N/mm — —
E module d'élasticité réduit N/mm Tableau 5 (20)
red
F force axiale exercée sur l'arbre de la vis N — (4)/(7)
xm1
F force axiale exercée sur la roue creuse N — (3)/(6)
xm2
F force radiale exercée sur l'arbre de la vis N — (5)
rm1
F force radiale exercée sur la roue creuse N — (11)
rm2
F force circonférentielle ou tangentielle exercée sur N — (3)/(6)/(8)
tm1
l'arbre de la vis
F force circonférentielle ou tangentielle exercée sur la N — (4)/(7)
tm2
roue creuse
dF/ dl charge spécifique N/mm — (C.5)
J intensité d'usure de référence — Figure 4 (69) à (79)
OT
J , J , J intensité d'usure de référence pour les étapes I, II, III — — (H.6) à (H.7)
OI OII OIII
J intensité d'usure — — (68)
W
J intensité d'usure — — (H.6)
WP
K facteur de vitesse de rotation/température de — — (135)
n
masse de la roue
K facteur de distribution de la charge transversale — — 6.2.3
Hα
K facteur de distribution de la charge longitudinale — — 6.2.3
Hβ
K facteur de dimension pour la température de masse — — (137)
S
de la roue
K facteur d'application — — 6.2.1
A
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TTabableleaauu 1 1 ((ssuuiitte)e)
Symboles Description Unité Figure/ Formule
Tableau/
Annexe
K facteur dynamique — — 6.2.2
v
K paramètre d'épaisseur du film lubrifiant — — (80)
W
K facteur de viscosité/température de masse de la — — (136)
ν
roue
K facteur — — (G.5)
L durée de vie h — —
h
N nombre de cycles de charge sur la roue creuse — — (31)
L
N , N , N nombre de cycles de charge sur la roue creuse pour — — (H.1)
LI LII LIII
les étapes I à III
N nombre de démarrages par heure — — (70)
S
P puissance d’entrée sur l’arbre de vis sans fin W — —
P puissance de sortie sur l'arbre de la roue creuse W — —
P capacité de refroidissement de l'huile avec lubrifica- W — (127)(125)
K
tion par injection
P perte de puissance totale du réducteur à roue et vis W — (37)
V
P perte de puissance à vide W — (38)/(39)/(G.1)
VO
P perte de puissance dans l'engrènement en réducteur W — (63)
Vz1-2
P perte de puissance dans l'engrènement en multipli- W — (64)
Vz2-1
cateur
P perte de la puissance dans les joints d'étanchéité W — (44)/(45)
VD
P perte de puissance dans les paliers due à la charge W — (40) à (43)
VLP
Q débit d'injection m /s (127)
oil
Ra rugosité moyenne arithmétique pour la vis μm Tableau 5 —
Ra rugosité moyenne arithmétique pour l'engrenage de μm — (62)
T
référence
Rz profondeur de rugosité moyenne μm — 7.4.6
S coefficient de sécurité à la rupture de denture — — (106)
F
S coefficient de sécurité minimal à la rupture de — — (107)
F min
denture
S coefficient de sécurité pour la formation d’écaillages — — (91)
H
S coefficient de sécurité
...











