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Modelamiento geométrico de engranajes cilíndricos

Diciembre de 2001

Johana Lucía Prieto

Metodología de trabajo enfocada al diseño, manufactura y verificación de perfiles de dientes de engranajes, por la Universidad Nacional de Colombia.

Una de las formas de transmisión mecánica de potencia más comúnmente empleadas en el diseño de máquinas son las parejas de engranajes con perfil de involuta; sin embargo, cuando el piñón tiene un reducido número de dientes se presenta el problema de la destrucción o sobrecorte de ciertas porciones en la raíz del diente, ya sea por acción de la herramienta durante el tallado por generación, o bien por el funcionamiento de la transmisión, uqe ocasiona la pérdida de las características de engrane al no mantenerse constante la relación de velocidades angulares.

Recuérdese que la interferencia de engranajes (undercutting), tiene lugar cuando los puntos de inicio (A) y final de contacto (B) están por fuera de los puntos de tangencia (E1,E2) de la línea de acción (L) y los círculos base generadores del perfil (Rb). (Gráfica 1)

En busca de eliminar el sobrecorte, surge la posibilidad de emplear engranajes corregidos (engranajes no estándar) en los cuales, aunque se conservan las mismas circunferencias base (Rb) que en los engranajes estándar, se utilizan porciones diferentes de la curva de involuta para definir el diente, lo cual se logra con la modificación de la posición de la herramienta estándar a una cierta distancia (e) durante el mismo proceso de generación del engranaje. (Gráfica 2)

La corrección de engranajes puede emplearse para evitar la interferencia y. adicionalmente, considerarse como un método práctico y económico de mejorar las condiciones de funcionamiento de la transmisión. De hecho, la geometría de una pareja de engranajes es modificada de tal forma que se reducen los esfuerzos de flexión del diente al aumentar la inclinación de la línea de presión (a’ > a 0) y por ende, la variación en la componente tangencial de la carga transmitida. De igual forma. Luego de la corrección se obtiene un aumento en el espesor del diente (t') lo que también posibilita el ajuste de una pareja de engranajes a una distancia entre centros no estándar (C').

Un beneficio notable al utilizar este tipo de transmisiones es la reducción del ruido y el desgaste, debido a que la variación en la curvatura del perfil tiende a igualar las velocidades de deslizamiento en ambas ruedas.

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