Valoración de las tensiones de contacto en los engranajes asimétricos sometidos a cargas

Abstract

The main objective of the methodologies presented in this work is to determine the contact stresses in a gear when working asymmetric profiles. Knowing contact stresses is important because such behavior is exhibited in most gear in all conditions. The main difficulty that arises in the calculation of contact stresses is to determine the forces transmitted through each point of contact. Due to the existence of a large number of contact points for each time step in a complete rotation of the gear assembly, the problem is asymmetry. In the first and second section of this paper analyzes the state of the art, with emphasis on the geometry of the gears and methods of manufacture thereof is presented. In the third section of the paper the geometry of the asymmetric gear presents depending on the number of teeth. From this point, we consider the set of gears modeled which are assessed through the calculation of the maximum contact stress on the gear teeth. In the fourth experimental work using a prototype model assembly modeling ANSYS gear in providing the range of magnitude of the maximum contact stress on a couple of teeth through the finite element described. Finally the results of 16 experimental models are compared providing some interesting conclusions.

El objetivo principal de las metodologías presentadas en este trabajo es determinar las tensiones de contacto en un engrane de perfiles asimétricos cuando trabaja. Conocer las tensiones de contacto es importante porque este tipo comportamiento se presenta en la gran mayoría de engranajes en cualquier tipo de condición. La principal dificultad que se plantea en el cálculo de las tensiones de contacto consiste en determinar las fuerzas que se transmiten a través de cada punto de contacto. Debido a la existencia de un número importante de puntos de contacto para cada instante de tiempo en una rotación completa del conjunto del engranaje, el problema es la asimetría. En la primera y segunda sección de este trabajo se presenta un análisis del estado del arte, haciendo énfasis en la geometría de los engranajes y en los métodos de fabricación de los mismos. En la tercera sección del trabajo se presenta la geometría de los engranajes asimétricos en función del número de dientes. A partir de este punto, se considera el conjunto de engranes modelados que son evaluados a través del cálculo de la máxima tensión de contacto en los dientes del engranaje. En la cuarta parte se describe el trabajo experimental usando un modelo prototipo del conjunto del engranaje modelado en ANSYS que proporciona el rango de magnitud de la máxima tensión de contacto en un par de dientes a través del elemento finito. Finalmente los resultados de los 16 modelos experimentales son comparados aportando conclusiones muy interesantes.