Determinación del dominio de contacto y reparto de carga en engranajes cónicos de evolvente de ejes paralelos y dientes rectos - Sciarra, Giuseppe; Carricato, Marco; Pleguezuelos, Miguel; Sánchez, Miryam Beatriz; Pedrero, José Ignacio (Revista Iberoamericana de Ingeniería Mecánica, 2025)
Los engranajes cónicos de evolvente, también conocidos como engranajes beveloides, son engranajes rectos o helicoidales cuyo radio de cabeza varía linealmente a lo largo del ancho del diente. Sus secciones transversales presentan la geometría de un engranaje recto, aunque el radio de cabeza, el radio de pie y el factor de desplazamiento son diferentes en cada una. Los engranajes beveloides de ejes paralelos, con igual ángulo de cono en piñón y rueda pero con conos invertidos, permiten controlar la holgura con pequeños desplazamientos axiales, por lo que son utilizados en posicionadores de precisión y aplicaciones de robótica. Debido a los diferentes radios de cabeza y desplazamientos en cada sección transversal, los puntos de inicio y finalización de engrane son distintos en cada una, lo que se traduce en que cada sección comienza y finaliza su engrane en un instante –o en una posición de engrane– también diferente. Consecuencia de ello es que, a pesar de tratarse de engranajes de dientes rectos, presentan un grado de recubrimiento axial que influye en las condiciones de contacto, condiciones que serán a su vez determinantes para la estimación de las condiciones de carga y resistencia. Por otro lado, aunque en este tipo de transmisiones el ángulo de cono es pequeño –por lo general, por debajo de 5º–, las variaciones ocasionadas por la propia geometría en los factores de desplazamiento pueden ser suficientemente grandes para presentar problemas de penetración o apuntamiento en los dientes, incluso para anchos de cara pequeños, lo que también ha de tomarse en consideración para la determinación de los intervalos de contacto en cada posición de engrane. En este trabajo se presenta un estudio del dominio de contacto y el reparto de carga en engranajes beveloides de dientes rectos y ejes paralelos, que toma en consideración la influencia de la aparición de penetración o apuntamiento en los dientes. Se presentan, asimismo, ecuaciones aproximadas para la determinación del radio de apuntamiento y del radio de cabeza para un espesor preestablecido, necesarias para introducir las correcciones apropiadas en la geometría del engrane.