Análisis de esfuerzos de transmisiones de engranes cilíndricos helicoidales mediante el método de los elementos finitos

Abstract

El uso de los engranajes para la transmisión de movimiento se remonta hace cientos de años. Sin embargo el diseño de estos elementos es relativamente nuevo, a pesar de existir muchas investigaciones sobre el tema, es de gran interés el estudio de otros métodos que permitan realizar un análisis de esfuerzos de forma más exacta. El Método de los Elementos Finitos (MEF) constituye una gran herramienta para el diseño, aunque requiere de experiencia y de ciertos cuidados para que los resultados sean confiables. En el trabajo se realiza el análisis por el MEF y se comparan los resultados con los obtenidos mediante las fórmulas de AGMA. Para la simulación mediante el MEF se debe crear la geometría del engrane cilíndrico helicoidal, este es uno de los pasos más complicados. En la modelación se ha tratado de reproducir la geometría del engrane de la manera más exacta posible, para esto se utiliza el programa gratuito "TrueGear" que trabaja en el entorno de "AutoCAD". Con el modelo tridimensional del engrane se realiza el mallado. Para determinar el tamaño óptimo de la malla se crean varios modelos refinando cada vez más la malla, hasta encontrar la convergencia de la solución. Determinados los parámetros para el mallado se procede al análisis por el MEF mediante el programa "Algor". Se realizan múltiples simulaciones con variaciones en: el ángulo de hélice, el ancho de cara y el módulo con el fin de determinar el comportamiento y la validez de los resultados obtenidos.