Este documento describe los engranajes de dientes rectos, incluyendo sus características, aplicaciones e historia. Explica que son engranajes que transmiten movimiento entre ejes paralelos mediante dientes rectos. Detalla las partes de un engranaje, como el módulo, número de dientes y ángulo de presión. También presenta ejemplos de su uso para transmitir potencia y velocidad, y los pasos para diseñar engranajes rectos para una aplicación específica.

1. REPÙBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
MINISTERIO DEL PODER POPULAR
PARA LA EDUCACIÓN UNIVERSITARIA
INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO
“SANTIAGO MARIÑO”
EXTENSIÓN COL - SEDE CIUDAD OJEDA
ESCUELA: INGENIERIA DE MANTENIMIENTO MECANICO
ENGRANAJES DE DIENTES RECTOS
Realizado por:
José, Martínez
C.I.12.865.112
Ciudad Ojeda, Mayo de 2016

2. Engranajes de Dientes
Rectos
Es un tipo de engranaje que se
caracteriza por tener ejes paralelos y
dientes rectos. Consta de una rueda o
cilindro dentado empleado para
transmitir un movimiento giratorio o
alternativo desde una parte de una
máquina a otra. El engranaje motriz se
denomina piñón, y el conducido rueda.
Un conjunto de dos o más engranajes
que transmite el movimiento de un eje
a otro se denomina tren de
engranajes.

3. Características
Diente de un engranaje: son los que realizan el esfuerzo de empuje y
transmiten la potencia desde los ejes motrices a los ejes conducidos. El
perfil del diente, o sea la forma de sus flancos, está constituido por dos
curvas evolventes de círculo, simétricas respecto al eje que pasa por el
centro del mismo.
Módulo: el módulo de un engranaje es una característica de magnitud que
se define como la relación entre la medida del diámetro primitivo expresado
en milímetros y el número de dientes. El tamaño de los dientes está
normalizado. El módulo está indicado por números. Dos engranajes que
engranen tienen que tener el mismo módulo.
Circunferencia primitiva: es la circunferencia a lo largo de la cual
engranan los dientes. Con relación a la circunferencia primitiva se
determinan todas las características que definen los diferentes elementos
de los dientes de los engranajes.

4. Características
Paso circular: es la longitud de la circunferencia primitiva
correspondiente a un diente y un vano consecutivos.
Espesor del diente: es el grosor del diente en la zona de contacto, o
sea, del diámetro primitivo.
Número de dientes: es el número de dientes que tiene el engranaje.
El número de dientes de un engranaje no debe estar por debajo de 18
dientes cuando el ángulo de presión es 20º ni por debajo de 12 dientes
cuando el ángulo de presión es de 25º.
Diámetro exterior: es el diámetro de la circunferencia que limita la
parte exterior del engranaje.
Diámetro interior: es el diámetro de la circunferencia que limita el pie
del diente.

5. Características
Pie del diente: también se conoce con el nombre de dedendum. Es la
parte del diente comprendida entre la circunferencia interior y la
circunferencia primitiva.
Cabeza del diente: también se conoce con el nombre de adendum. Es la
parte del diente comprendida entre el diámetro exterior y el diámetro
primitivo.
Flanco: es la cara interior del diente, es su zona de rozamiento.
Altura del diente: es la suma de la altura de la cabeza (adendum) más la
altura del pie (dedendum).
Ángulo de presión: el que forma la línea de acción con la tangente a la
circunferencia de paso, φ (20º o 25º son los ángulos normalizados).
Largo del diente: es la longitud que tiene el diente del engranaje
Distancia entre centro de dos engranajes: es la distancia que hay entre
los centros de las circunferencias de los engranajes.

6. Características
Relación de transmisión: es la relación de giro que existe entre el
piñón conductor y la rueda conducida. La Rt puede ser reductora de
velocidad o multiplicadora de velocidad. La relación de transmisión
recomendada7 tanto en caso de reducción como de multiplicación
depende de la velocidad que tenga la transmisión con los datos
orientativos que se indican:
Velocidad lenta:
Velocidad normal :
Velocidad elevada:

7. Historia
Los primeros datos que existen sobre la transmisión de rotación
con velocidad angular uniforme por medio de engranajes, corresponden
al año 1674 cuando el famoso astrónomo danés Olaf Roemer (1644-
1710) propuso la forma o perfil del diente en epicicloide.
Robert Willis (1800-1875), considerado uno de los primeros ingenieros
mecánicos, fue el que obtuvo la primera aplicación práctica de la
epicicloide al emplearla en la construcción de una serie de engranajes
intercambiables. De la misma manera, de los primeros matemáticos fue
la idea del empleo de la evolvente de círculo en el perfil del diente, pero
también se deben a Willis las realizaciones prácticas. A Willis se le debe
la creación del odontógrafo, aparato que sirve para el trazado
simplificado del perfil del diente de evolvente.

8. Historia
Es muy posible que fuera el francés Phillipe de Lahire el primero en
concebir el diente de perfil en evolvente en 1695, muy poco tiempo
después de que Roemer concibiera el epicicloidal.
La primera aplicación práctica del diente en evolvente fue debida al
suizo Leonhard Euler (1707). En 1856, Christian Schiele descubrió el
sistema de fresado de engranajes rectos por medio de la fresa madre,
pero el procedimiento no se llevaría a la práctica hasta 1887, a base de
la patente Grant.
Transmisión antigua.
En 1874, el norteamericano William Gleason inventó la primera fresadora
de engranajes cónicos y gracias a la acción de sus hijos, especialmente
su hija Kate Gleason (1865-1933), convirtió a su empresa Gleason
Works, radicada en Rochester (Nueva York, EEUU) en una de los
fabricantes de máquinas herramientas más importantes del mundo.

9. Historia
En 1897, el inventor alemán Robert Hermann Pfauter (1885-1914),
inventó y patentó una máquina universal de dentar engranajes rectos y
helicoidales por fresa madre. A raíz de este invento y otras muchos
inventos y aplicaciones que realizó sobre el mecanizado de engranajes,
fundó la empresa Pfauter Company que, con el paso del tiempo, se ha
convertido en una multinacional fabricante de todo tipo de máquinas-
herramientas.
En 1906, el ingeniero y empresario alemán Friedrich Wilhelm
Loren (1842-1924) se especializó en crear maquinaria y equipos de
mecanizado de engranajes y en 1906 fabricó una talladora de engranajes
capaz de mecanizar los dientes de una rueda de 6 m de diámetro,
módulo 100 y una longitud del dentado de 1,5 m.

10. Historia
A finales del siglo XIX, coincidiendo con la época dorada del desarrollo de
los engranajes, el inventor y fundador de la empresa Fellows Gear Shaper
Company, Edwin R. Fellows (1846-1945), inventó un método revolucionario
para mecanizar tornillos sin fin glóbicos tales como los que se montaban en
las cajas de dirección de los vehículos antes de que fuesen hidráulicas.
En 1905, M. Chambon, de Lyon (Francia), fue el creador de la máquina
para el dentado de engranajes cónicos por procedimiento de fresa madre.
Aproximadamente por esas fechas André Citroën inventó los engranajes
helicoidales dobles.

11. Aplicaciones e importancia de
los engranajes de dientes rectos
Utilizar engranajes rectos para potencia: Los engranajes de dientes rectos se
pueden utilizar para aumentar o disminuir el par, o la potencia, de un objeto dado.
Éstos se utilizan para este efecto en las lavadoras, licuadoras, secadoras de ropa,
equipos de construcción, bombas de combustible y molinos. En las centrales
eléctricas, los llamados "trenes" de engranajes rectos se utilizan para convertir
una forma de energía, como la eólica o la energía hidroeléctrica, en energía
eléctrica.
Utilizar engranajes rectos para velocidad : Los engranajes de dientes rectos se
utilizan también para aumentar o disminuir la velocidad de un objeto. Por ejemplo,
se utilizan en los relojes mecánicos para ajustar las velocidades relativas de las
manillas de segundos, minutos y horas. En los batidores de mano, los engranajes
de dientes rectos se utilizan para aumentar la velocidad del mismo para que
pueda ser usado más eficazmente.

12. Aplicaciones e importancia de
los engranajes de dientes rectos
Engranajes rectos en los automóviles
Los engranajes de dientes rectos no se utilizan en autos debido al fuerte
ruido que producen a altas velocidades. El ruido proviene del sonido que
hace cuando los dientes de los engranajes chocan. Los engranajes
rectos, sin embargo, se usan en motores de aviones, donde son
superiores a los engranajes helicoidales y donde el ruido no es un
problema.
Son de suma importancia en nuestra profesión ya que como ingenieros
de Mantenimiento Mecánico debemos conocer como esta conformado
cada obra ingenieril ya que somos nosotros los encargados de alargar la
vida útil de las maquinarias, equipos herramientas entre otros.

13. Desventaja
La desventaja de los engranajes de dientes rectos es que hacen
mucho ruido cuando se utilizan a altas velocidades y su diseño
pone mucho estrés en los dientes del engranaje. Por esta razón,
los engranajes de dientes rectos se conocen como engranajes de
baja velocidad.Los engranajes de dientes rectos no son tan fuertes como
algunos otros engranajes.
No pueden manejar la mayor cantidad de una carga.
Ellos no pueden transferir potencia entre ejes no paralelos .

14. Diseño
En diseños donde intervienen transmisiones engranadas, normalmente se
conocen las velocidades de giro requeridas en el piñón y en el engrane, y
la potencia que debe transmitir el impulsor. Estos factores determinan de
acuerdo con la aplicación. También se deben incluir el ambiente y las
condiciones de funcionamiento a los que estará sometida la transmisión.
Tiene especial importancia conocer el tipo de maquina impulsora, y la
maquina conducida, para proponer el valor adecuado el factor de
sobrecarga.
El diseñador debe decidir el tipo de engranes que se usaran, el arreglo en
sus ejes, los materiales con los que se fabriquen, incluyendo su tratamiento
térmico, y la geometría de los engranes: numero de dientes, paso diametral,
diámetros de paso, forma de dientes, anchos de cara y números de calidad.

15. Objetivos del diseño
•Ser compacta y pequeña
• Funcionar en forma uniforma y sin ruido Tener larga vida
• Tener bajo costo
• Ser fácil de fabricar
• Ser compatible con los cojinetes, los ejes, la caja, la maquina
motriz, la maquina motriz, la maquina impulsada y demás
elementos de maquinas .•El objetivo principal del procedimiento de diseño es definir una
transmisión de engranes duradera.

16. Procedimiento para el diseño
1) De acuerdo con los requisitos de diseño, identifique la
velocidad de entrada al piñón np, la velocidad de salida
que se desea en el engrane nG, y la potencia a transmitir
P .
2) Elija el material para los engranes, como el acero, el
hierro colado o el bronce.
3) Si se considera el tipo de impulsor y la maquina
impulsada, especifique el factor de sobrecarga Ko, El
factor principal es eñ valor esperado de carga o choque o
impacto.
4) Especificar un valor tentativo de paso diametral. Y

17. Procedimiento para el diseño
5) Especifique el ancho de cara dentro del intervalo recomendado para
engranes de transmisión en maquinaria general.
6) Calcule o especifique la carga transmitida, la velocidad de la línea de
paso, el número de calidad, el numero de calidad, el factor de
geometría y otros factores que se requieren para las ecuaciones del
esfuerzo flexionante y el esfuerzo de contacto.
7) Calcule el esfuerzo flexionante y el esfuerzo de contacto en los
dientes del piñón y del engrane. Indique si los esfuerzos son
razonables (ni muy altos ni muy bajos) para poder especificar un
material adecuado.
8) Itere el proceso de diseño para buscar diseños mas óptimos.
Para ello existen una serie de lineamientos para ajustar cada
iteración.

18. Ejemplo
Diseñe un par de engranes rectos que serán parte del impulsor de un martillo
cincelador, con la que se dosifican astillas de madera para el proceso de fabricación
de papel. Se espera un uso intermitente. Un motor eléctrico transmite 3hp al piñón,
a 1750 rpm, y el engrane debe girar entre 460 y 465 rpm. Se desea tener un diseño
compacto.
Solución
Paso 1. Al considerar la potencia transmitida P, la velocidad del piñón np y la
aplicación consulte la figura anterior para determinar un valor tentativo de paso
diametral Pd. El factor de sobrecarga Ko se puede determinar de tablas, si
considera la fuente de potencia de la maquina impulsada.
Para este problema P=3hp y np=1750rpm, Ko=1.75 (motor uniforme, maquina
impulsada con choques intensos). Entonces Pdis=(1.75)(3hp)= 5.25hp. Pruebe con
Pd=12 para el diseño inicial.

19. Ejemplo
Paso 2. Especifique el numero de dientes del piñón. Para que el tamaño sea
pequeño, use de 17 a 20 dientes en un principio.
Para este problema se especifica que Np=18 Paso 3. Calcule la
relación de velocidades nominal con VR=np/nG
Para este problema, se empleara nG=462.5 rpm, que esta a la mitad
del
intervalo aceptable.
Paso 4. Calcule el numero de dientes aproximado del engrane, con
NG=Np(VR)
Para este problema NG=Np(VR)=(18)(3.78)=68.04. Especifique 68 Paso 5.
Calcule la relación de velocidades real, con VR=NG/Np

20. Ejemplo
Paso 6. Calcule la velocidad real de salida con nG=np(Np/NG)
Para este problema nG=np(Np/NG)=(1750rpm)(18/68)= 463.2 rpm
Paso 7. Calcule los diámetros de paso, distancia entre centros, velocidad
de línea de paso y la carga transmitida, y apreciar la aceptabilidad de los
resultados.
Los diámetros de paso son:
Distancia entre centros:
Velocidades de la línea de
paso:

21. Ejemplo
Carga transmitida
Paso 8. Especifique el ancho de cara del piñón y del
engrane
Paso 9. Especifique el material para el engrane, y determine Cp, en este
caso Cp=2300
Paso 10. Especifique el numero de calidad Qv, y determine el factor
dinámico.
Qv=6 para un martillo incinerador de madera, Kv= 1.35