Síntesis geométrica de engranajes cilíndricos de dientes rectos con elevada resistencia a la picadura // Geometric synthesis of spur gears with high pitting resistance

Resumen

En el 2016, la norma ANSI-AGMA 2101-D04 reformuló la evaluación del esfuerzo de contacto en los engranajes. Algunos populares programas de computación aplicables a elementos de máquinas, como Inventor 2021 y KISSsoft, incorporaron cálculos de resistencia a picadura y fractura en engranajes según la mencionada norma, pero aun el diseño óptimo basado en ANSI-AGMA 2101-D04 no tiene presencia en calculadores de engranajes ni en la literatura especializada. La síntesis racional de un engranaje es compleja debido al número de variables, limitaciones y relaciones que involucra, haciéndose difícil su desarrollo. El objetivo del presente trabajo fue desarrollar un procedimiento para el cálculo de la geometría racional de un engranaje cilíndrico con dientes rectos y elevada resistencia a la picadura, tomando como base la norma ANSI-AGMA 2101-D04. El procedimiento permitió generar síntesis geométricas racionales de engranajes con menor esfuerzo de contacto en los dientes conjugados. Resultados de la investigación permiten presentar una interrelación entre la geometría del engranaje y su resistencia a esfuerzos de contacto, un diagrama de bloque del algoritmo base y particularidades de la influencia de la geometría racional en los radios de curvatura de los flancos de los dientes que mejora la resistencia a la picadura de los engranajes.

Palabras claves: engranaje cilíndrico; resistencia a picadura; síntesis geométrica; AGMA 2101.
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Abstract

Abstract: In 2016, the ANSI-AGMA 2101-D04 standard gave the possibility to reformulate the evaluation for the contact stress on gears. Some popular computer programs for machine elements, such as Inventor 2021 and KISSsoft, incorporated new calculations of resistance to pitting and fracture in gears according to the mentioned standard, but even the optimal design based on ANSI-AGMA 2101-D04 has no presence in calculators of gears or specialized literature. The rational synthesis of a gear is complex due to number of variables, relations between them and limitations involved, which makes its development difficult. The objective of this research was to obtain a procedure for the calculation of the rational geometry of spur gears and high resistance to pitting, based on the ANSI-AGMA 2101-D04 standard. The procedure generates a rational geometric synthesis of spur gears with less contact stress and higher pitting strength in the conjugated teeth. Research results allow a better understanding of the relationships between gear geometry and its pitting resistance using the contact stresses. In addition, a block diagram of the basic algorithm and the influence of the radius of tooth profile on the pitting resistance of the active flanks of gear teeth are shown.

Key words: spur gear; pitting resistance; geometric synthesis; AGMA 2101.