Influencia de la microgeometría en el comportamiento dinámico de transmisiones de engranajes rectos

Abstract

Existe una serie de estudios que afirman que, modificando la geometría de las ruedas dentadas, se consigue disminuir las tensiones y las fuerzas de contacto intercambiadas entre los dientes. Esto implica una mejora de la vida a fatiga y menor nivel de ruido y vibración. La literatura aborda dos maneras de optimizar la geometría del diente: por un lado se puede actuar sobre la macrogeometría del mismo, es decir, variando el número de dientes, el ancho de la cara o el ángulo de presión; la otra variante consiste en intervenir sobre la microgeometría, ya sea en el flanco del diente o con un rebaje de cabeza. Este trabajo se centra en ésta última vertiente, la microgeometría. Se llevará a cabo un estudio de cómo afecta el rebaje de cabeza en uno de los engranajes de los que se compone una transmisión, considerando siempre engranajes de dientes rectos. Para ello, se establece primero un modelo dinámico “normal”, es decir, sin actuar sobre su microgeometría, sobre el que se realiza un mallado y se simula su comportamiento mediante un programa CAE conocido como RecurDyn. De entre los resultados obtenidos se analizarán los siguientes: fuerza de contacto media, fuerzas radiales y tangenciales, tensiones de Von Mises en la cara y en la base del diente, y el error de transmisión. A continuación, una vez validado el modelo, se procederá a desarrollar un segundo modelo, con parámetros similares al anterior, modificando su microgeometría mediante un rebaje de cabeza, utilizando para ello el software SolidWorks. Una vez importada la nueva geometría y aplicado el mallado, se ejecutará la simulación, empleando los mismos parámetros que en modelo anterior. A fin de poder confrontar los resultados de ambos modelos, en el caso del modelo con la microgeometría se analizarán de nuevo: las fuerzas (media, radial y tangencial), las tensiones (en cara y base) y el error de transmisión. Para finalizar, se estudiarán y compararán los resultados obtenidos para los distintos modelos: el modelo “normal” sin rebaje y el modelo con la microgeometría, lo que permitirá establecer una serie de conclusiones sobre el grado de influencia de la micro-geometría en el comportamiento dinámico de engranajes con dientes rectos, así como la importancia de optimizar la geometría de los dientes, con la finalidad de mejorar la duración de los componentes.