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UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL
“FRANCISCO DE MIRANDA”
NUCLEO “EL SABINO”
AREA TECNOLOGIA
UNIDAD CURRICULAR: CINEMATICA DE MAQUINAS
POFESOR: DAVID GUANIPA
ENGRANES
INTEGRANTES:
Alejandra Cayama C.I.18.698.481
Iván Noguera C.I. 20.551.794
Alfredo Madriz C.I.18.768.585
Carlos Chirinos C.I. 21.158.496
Ángela López C.I. 17.136.066
PUNTO FIJO, SEPTIEMBRE 2011

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INDICE
Introducción……………………………………………………………………4
Engranes………………………………………………………………………..4
Ley Fundamental de Engranes…………………………………………….4
Interferencia……………………………………………………………………5
Formado de Dientes………………………………………………………….5
Juego Entre Dientes………………………………………………………….7
Materiales de Engranes……………………………………………………...8
Geometría de Engranes Helicoidales……………………………………..9
Engranes Helicoidales Paralelos…………………………………………..9
Engranes Helicoidales Cruzados………………………………………….10
Engranes Helicoidales dobles……………………………………………..10
Mecanismo de Tornillo Sinfín………………………………………………11
Engranes Cónicos……………………………………………………………11
Tipos de Engranes Cónicos………………………………………………..12
Trenes de Engranes………………………………………………………….13
Trenes Planetarios……………………………………………………………13
Aplicaciones de Trenes Planetarios………………………………………14
Conclusión…………………………………………………………………….15
Bibliografía…………………………………………………………………….16
Anexos………………………………………………………………………….17

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INTRODUCCION
En casi todas las maquinas hay transmisión de movimiento de rotación de
un eje a otro. Los engranes constituyen uno de los mejores medios para
hacerlo. Los engranes de acuerdo a la necesidad son diseñados con el fin
de generar más potencia y mejor movimiento en un mecanismo, es el
elemento fundamental para el funcionamiento principal de cualquier
maquinaria.
Desde el mecanismo de pedaleo de una bicicleta hasta el cambio de
velocidades en una caja de de automóvil son usados, de lo sencillo pero
sin dejar de ser importante a lo complejo. Los engranes son ruedas
dentadas que se interceptan entre sí para generar el movimiento y a
través de este producir la potencia.
Según su diseño y utilidad los engranes pueden ser, rectos, helicoidales,
cónico, y sinfín y cremallera.

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Engranes:
Los engranes son ruedas dentadas cilíndricas que se usan para transmitir
movimiento y potencia desde un eje giratorio hasta otro. Los dientes de un
engrane conductor encajan con presión en los espacios entre los dientes
del engrane conducido. Los dientes del impulsor empujan a los dientes
del impulsado, lo cual constituyen una fuerza perpendicular al radio de
engrane La principal ventaja que tienen las transmisiones por engranaje
respecto de la transmisión por poleas es que no patinan como las poleas,
con lo que se obtiene exactitud en la relación de transmisión.
Ley fundamental del engrane:
La Ley del Engrane expresa que para un par de dientes obligados a
transmitir una relación de velocidad constante, las curvas de los dientes
deben ser tales que la normal común a los perfiles en el punto de contacto
debe pasar siempre por el punto primitivo. La ley del engrane no se refiere
a la relación global, sino a variaciones durante el engrane de un par de
dientes. Estas variaciones instantáneas en la relación de velocidad
originan aceleraciones y deceleraciones que se manifiestan por vibración
o ruido.
Las curvas que satisfacen la ley de engrane so llamadas curvas
conjugadas, siendo posible obtener cualquier numero de ellas.
Propiedad de la envolvente:
La curva que describe la envolvente es la que genera el extremo de una
cuerda ideal de espesor cero, inicialmente enrollada en un cilindro, al
desenrollarse del cilindro. El perfil de evolvente depende, por tanto, del
cilindro utilizado, el cual recibe el nombre de circunferencia de base.
La curva evolvente posee una propiedad de especial importancia: la
cuerda que la genera es siempre normal a la curva. Dicho de otra forma,
la normal a la curva evolvente en cualquier punto es precisamente la
cuerda enrollada cuando el extremo está en ese punto.

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Interferencia:
Los puntos de tangencia de la línea de acción y la circunferencia base son
llamados puntos de interferencia, cuando el diente de la rueda es
suficientemente alto para proyectarse en el interior de la circunferencia
base del piñón, la punta de envolvente recubre o penetra en el flanco
radial del diente del piñón. La interferencia es un defecto importante de
los engranes con perfil de envolvente, este inconveniente es máximo
cuando el engranaje más pequeño acciona al engranaje mas grande. La
cantidad de interferencia disminuye con el tamaño de la rueda o cuando el
diámetro del piñón aumenta.
En los engranes generados por herramientas de cortes de cremalleras de
envolvente se rebaja automáticamente el flanco de los dientes
eliminándose así una parte de estos, suficiente para que no haya
interferencia real. Aunque le procedimiento resuelve el problema de
interferencia los dientes se debilitan y la relación de contacto resultante
puede ser desfavorablemente baja.
Formado del diente del Engrane:
En engranes rectos el perfil que más se usa es la forma involuta de
profundidad total.
Existen varios procedimientos para formar los dientes de los engranes:
Colado en arena, Casco o cascaron, fundición de inversión, colado en
molde permanente, colado en matriz y fundición centrifugada.
También pueden fabricarse mediante un proceso de metalurgia de polvos
o bien formar primero, por extrusión, una barra de aluminio con el
contorno del engrane y luego rebanarla. Las ruedas dentadas que pueden
soportar mayores cargas en relación a su tamaño, son generalmente las
de acero y si se obtienen mediante cortadores conformadores o
cortadores generadores. En el corte de conformado, el espacio entre

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dientes toma la forma exacta del contador. En el corte de generación, una
herramienta de forma distinta a la del perfil del diente se mueve con
respecto al cuerpo del engrane a modo de obtener la forma apropiada en
los dientes.
Uno de los métodos más recientes y prometedores para la formación de
los dientes es el llamado formado en frio, en el que unas matrices o dados
se ruedan o laminan por cuerpos de engranes para formar los dientes.
Las propiedades mecánicas del material mejoran grandemente por este
proceso en frio y, al mismo tiempo, se genera un perfil de alta calidad.
Los dientes de engranes se maquinan por fresado, cepillado o formado
con sinfín y pueden ser acabados por cepillado, bruñido, esmerilado o
pulido con rueda.
Fresado: en este tipo de maquinado se emplea una fresa conformadora
para adaptarse al espacio entre dientes. Teóricamente es necesario
utilizar un cortador distinto para cada clase de engrane, para cada paso
se requiere un juego espacial de cortadores o fresas.
Cepillado: en este procedimiento los dientes se forman mediante un
cortador de piñón, este se mueve alternativamente en dirección vertical y
avanza lentamente penetrando el cuerpo del engrane a la profundidad
requerida. Cuando la circunferencia de paso son tangentes el cortador y
el cuerpo del engrane giran ligeramente después de cada golpe de corte.
Como cada diente del cortador es una herramienta del cepillado, todos
estarán cortados cuando el cuerpo del engrane haya dado la vuelta
completa. Los lados del diente de una cremallera del tipo de envolvente
son rectos. Por tal motivo, un cortador de cremallera es un medio para
cortar exactamente dientes de engranes.

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Formado sin fin: el cortador es simplemente una herramienta con la
forma semejante a la del tornillo sinfín. Los dientes son de lados rectos,
como los de una cremallera pero el eje del cortador tiene que girar a una
magnitud igual al ángulo de avance para cortar dientes de engranes
rectos.
Acabado: los dientes pueden terminarse, después de cortados, por
medio de cepillado o bruñido. En el mercado pueden encontrarse diversas
maquias para el cepillado, las cuales cortan una película muy delgada del
metal y permiten lograr el perfil del diente con una exactitud que queda
entre los límites. El rectificado y lapeado o pulido con rueda se aplican a
los dientes de engranes templados después del tratamiento térmico.
Juego entre dientes:
Un sistema de dientes constituye una norma que especifica las relaciones
que deben existir entre adendo y dedendo, altura de trabajo, grueso de
diente y ángulo de presión la finalidad de esto es que puedan
intercambiarse los engranes de cualquier numero de dientes pero del
mismo ángulo de presión y paso, el lector debe conocer las ventajas e
inconvenientes de los diversos sistemas, de modo que pueda elegir el
diente optimo para su diseño dado y tener una base de comparación al
apartarse de un perfil estándar.
Si el espesor del siente se hiciera idéntico al valor del espacio entre
dientes como lo es en teoría, la geometría del diente debería tener una
precisión absoluta par que funcionaran los dientes y no habría espacio
para lubricar las superficies de los dientes. Para que esto no suceda los
engranes prácticos se fabrican con el espacio entre dientes un poco
mayor que el espesor de los dientes y esa diferencia es a la que
llamamos juego entre dientes. Para proveer el juego el corte que genera
los dientes del engrane puede penetrar mas en el modelo del engrane
que el valor teórico en alguno o ambos engranes compañeros.

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También se puede crear el juego al ajustar la distancia entre centros aun
valor mayor que el teórico. La magnitud del juego depende de la precisión
deseada en el par de engranes, y del tamaño y el paso de ellos, esto se
hace para balancear el costo del diseño y funcionamiento deseado.
Materiales de engrane:
Para los engranes se emplean materiales de todas las clases, el mas
barato es el hierro gris ASTM20, q es relativamente bueno en lo que
respecta al desgaste y que debe ser empleado cuando sea adaptable a
las circunstancias. Las clases ASTM 30 y ASTM 40 se emplean
frecuentemente, los hierros fundidos de alta resistencia, ejemplo los de
clase 60 o más altas son también adecuados para engranajes con
tratamiento térmico adecuado.
Los engranajes de acero forjado no tratados son baratos y generalmente
tienen un contenido de carbono de 0.30-0.50%, su capacidad para
soportar el desgaste es baja, los engranajes pequeños se tallan
frecuentemente de piezas macizas de material acabado en frio. El acero
moldeado debe ser recocido para evitar una deformación excesiva. Tanto
los aceros forjados como moldeados deben ser tratados para mejoras sus
propiedades mecánicas. El temple en aceite no es tan enérgico como en
agua y se usa generalmente a causa de que da lugar a menos
deformación. Si los dientes son tratados térmicamente se prefiere el
acero, naturalmente, el material en bruto puede ser tratado térmicamente
antes de tallar los dientes. Ordinariamente la máxima dureza para el
mecanizado es 250BHN aproximadamente, pero también se realiza
satisfactoriamente el mecanizado de aceros de aleación de 350BHN,
incluso hasta 450BHN en el material AISI4340

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Geometria de los Engranes Helicoidales:
Los engranes helicoidales y rectos se distinguen por la orientacion de sus
dientes. En los engranes rectos los dientes estan alineados respecto al
eje de engrane. En lo helicoidales los dientes estan inclinados y estos
forman un angulo cn el eje, y a ese angulo se le llama angulo de helice. Si
el engrane fuera muy ancho, pareceria que los dientes se enrrollan
alrededor del modelo del engrane en una trayectoria helicoidal continua.
In embargo consideraciones practicas limitan el ancho de los engranajes
de tal manera que los dientes en el caso normal parece que solo estan
inclinados respecto al eje. Las formas de los dientes de los engraes
helicoidales se parecen mucho a las que describieron para los engranes
rectos, lo importante es tener en cuenta el efecto del angulo de la helice.
La helice de un engrane puede ser de mano derecha o izquierda, los
dientes de un engrane helicoidal derecho hacen lineas que parecen subir
hacia la derecha, cuando el engrane descanza en una superficie plana,
por el contrario los de un engrane helicoidal izquierdo varian marcas que
subirian hacia la izquierda.
Engranes Helicoidales Paralelos:
En un engrane helicoidal paraleleo, el ancho de la cara se hace
suficientemente grande de manera que, para el angulo de helice dado, el
avance de la cara sea mayor que el paso circular, esto producira un
contacto continuo en el plano axial conforme giran los engranes. Esta
relacion se puede considerar como una relacion de contacto.
Ademas de la relacion de contacto que resulta del torcimiento de los
dientes, los engranes helicoidales paralelos tambien tendran una relacion
de contacto en el plano de rotacion igual que los engranesrectos. Por lo
tanto, la relacion de contacto total sera la suma de estos dos valores y es
mayor que para el caso de losn engranes rectos. Estos corren de forma
diagonal a traves de la cara del diente, los engranes helicoidales paralelos

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tienen una accion mas suave por lo tanto menos ruido y vibracion, por lo
que se prefieren para trabajos de alta velocidad.
Engranes helicoidales cruzados:
La accion de los engranes helicoidales cruzados es bastante diferente de
la de los engranes helicoidales paralelos. Los engranes helicoidales
cruzados tienen contacto en un punto. Ademas, la accion de
desplazamiento tiene lugar a lo largo del diente, lo que no sucede en los
engranes helicoidales paralelos. Por estas razones, los engranes
helicoidales cruzados se emplean para transmitir cantidades pequeñas de
potencia. Una aplicación de estos em¡ngranes se encuentra en la
transmision del distribuidos de un motor de uhn automovil.
Engranes Doble Helicoidal:
El engrane helicoidal doble consta de dos helices una a la derecha y otra
a la izquierda.el objeto de las helices a derecha e izquierda es absorver el
empuje axial en el engranaje, eliminando asi la necesidad de efectuarlo
en los cojinetes. A fin de repartir equitativamente la carga entre las dos
partes del engranaje doble helicoidal, el eje esta montado de modo que
este flotante en la direccion axial. Se emplean grandes angulos de helice,
30º a 45º por tanto las fuerzas de empuje son suficientemente grandes
para mantener ambos lados en contacto impulsor. La anchura de cara
sera la anchura activa es decir la anchura de la ranura intermedia entre
ambos lados.
La dureza de los dientes de los engranajes helicoidales simples y
helicoidales dobles tallados despues del tratamiento termico estara
comprendida generalmente entre los limites de 210 y 300 brinell para la
rueda, siendo el piñon de 40 a 50 puntos brinell mas dufa que la rueda.

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Mecanismo de tornillo sinfín:
Los mecanismos de tornillo sinfín pueden ser simple o doblemente
envolventes. Los del primer tipo son aquellos en los que la rueda
envuelve o encierra parcialmente el tornillo. Los mecanismos en que cada
elemento envuelve parcialmente al otro son, desde luego, los doblemente
envolventes. La diferencia mas importante que hay entre los dos es que
existe contacto de superficie entre los dientes de los elementos
doblemente envolventes y solo contacto de linea entre los de elementos
simplemente envolventes.
Este tipo de engranes se usan para transmitir movimiento y potencia entre
ejes que no se cruzan por lo general forman 90º entre si. La transmision
consiste en un sinfín o gusano en el eje de alta velocidad que tiene le
aspecto general de una rosca de tornillo, una rosca cilindrica helicoidal,
este sinfín impulsa a una corona, que tiene un aspecto parecido al de un
mgrane helicoidal.
Una transmision del gusanoy engrane puede o no ser reversible
dependiendo de la plicacion. Cuando se emplea como transmision para
un malacate, es necesario que la unidad sea de cierre auntomatico y solo
sea el gusano el que la mueva. Sin embargo, si se emplea una
transmision de gusano en un automovil, es necesario que la trasnmision
sea reversible y que el engrane del gusano sea capaz de mover a este. Si
el angulo de avance del gusano es mayor que el angulo de friccion de las
superficies en contacto, la transmision sera reversible.
Engranes Conicos:
Los engranes conicos se emplean para conectar ejes que se cortan,
usualmente perpendiculares, aunque no necesariamente. Los dientes de
un engranaje conico estan sometidos casi a la misma accion que los
engranajes rectos y helicoidales; la axima carga total sobre un diente se
calcula por la carga transmitida mas un incremento dinamico debido a las

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inexactitudes de perfil y de espacio entre dientes, siendo el maximo
esfuerzo de compresion de la superficie el criterio principal de resistencia
al desgaste. Como los engranajes conicos son inherentemente no
intercambiables, se les proyecta por pares.
Tipos de Engranes Conicos:
 Engranajes Conicos Rectos Angulares:
Las proporciones de los engranes conicos rectos angulares se pueden
determinar a partir de las mismas relaciones de los engranes conicos.
Para los engranes conicos angulares en que el angulo entre flechas sea
mayor de 90º, se tiene como resultado un engrane conico interno. En este
caso los calculos se deben referir a la empresa productora y ver si es
posible la mejora.
 Engranajes Conicos Zerol:
Los engranes conicos de zerol tienen dientes curvos con el angulo de la
espiral igual a cero a la mitad del ancho de la cara, y tiene el mismo
empuje y accion de los dientes que los engranes conicos rectos. Por esta
razon se puede usar en el mismo montaje. La ventaja de un engrane zerol
sobre un engrane conico recto es que la superficie de sus dientes se
puede esmerilar. Ademas, el engrane zerol tiene contacto localizado de
dientes, es decir, contacto solamente sobre la porcion central del diente
en vez de tenerlo a lo largo de todo el diente, en tanto que en un engrane
conico recto esto se puede o no dar, dependiendo del generador de
engranes conicos utilizado .
 Engranes Conicos Espirales:
Este tipo de engrane tiene dientes curvos y oblicuos. A los dientes se les
da un angulo espiral de manera que el avance de la cara sea mayor que
el paso circular, lo cual da por resultado un contacto continuo de la linea
de paso en el plano de los ejes de los engranes. Esto hace posible

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obtener una operación suave con un menor numero de dientes en el
piñon que con engranes conicos rectos o zerol, los cuales no tienen un
contacto continuo de la linea de paso.
Ademas, en los engranes conicos espirales el contacto entre los dientes
comienza en un extremo del diente y progresa en forma oblicua
atrvesando la cara del diente. Es por esto que los engranes conicos
espirales tienen una accion mas suave que los engranes conicos rectos a
los zerol y son especialmente adecuados para los trabajos de alta
velocidad.
Trenes de Engranes:
Los trenes de engranes no son mas que engranes unidos entre si que
producen un movimiento y generan potencia. El funcionamiento de este
tipo de engranes vine dado por un piñon que mueve un engrane recto
externo y un piñon que mueve un engrane recto interno. En ambos casos,
la relacion de velocidades angulares es inversamente proporcional al
numero de dientes, en la forma indicada. Los engranes externos giran en
direcciones opuestas y los engranes internos giran en la misma direccion
que su piñon. Esto se indica mediante un signo negativo en la relacion de
velocidades del primer caso y mediante un signo positivo en el segundo
caso. Cuando se combinan engranes para dar un tren, es importante
considerar el signo debido a que indica la direccion de rotacion.
Trenes de Engranes Planetarios:
Para obtener una relacion de engranes deseada, con frecuencia conviene
diseñar un tren de engranes de manera que uno de los engranes tenga
movimiento planetario. Con este movimiento se logra mover un engrane
de manera que solo gire sobre su propio centro sino que al mismo tiempo
su centro gire alrededor de otro centro.

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Aplicaciones de los trenes de engrane planetarios:
Los trenes de engranes planetarios tienen muchas aplicaciones en
maquinas, herramientas, gruas, transmisiones de reduccion para helices
de aviones, diferenciales de auntomoviles, transmisiones automaticas,
servotransmisiones para aviacion y muchas mas.

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Conclusion
Los engranes son piezas fundamentales para mecanismo de
funcionamiento. La diversidad de estos conyeva a la fabricacion de un
modelo distinto según el uso o requerimiento para el cual sera empleado,
desde su tamaño, el juego entre los dientes hasta su forma, helicoidal,
conico o recto; según este vaya a ser utilizado se fabrica, por medio de
ditintos metodos y acabados, sin dejar de tomar en cuenta el material
para su fabricacion, ya que se debe tener en cuenta el desgaste del
mismo. Los engranajes son utilizados en grandes maquinarias pero
tambien en piezas muy pequeñas que de igual manera requieren de
movimiento y con la finalidad de producir un trabajo u efecto por medio
estos.
La variedad de engranes es amplia al igual que su fabricacion, estos
elementos de maquinas son vitales para la obtencion de beneficios de
acuerdo a lo empleado. Las grandes industrias fabrican los engranes mas
requeridos y para cada caso es utilizado el conveniente, si es para
generar potencia se utilizaria el helicoidal, esto es dependiendo de que
necesidad tenga o se quiera saciar en la maquina, un sistema de
funcionamiento de reloj utiliza trenes de engranes el cual enlazados unos
entre otros nos dan el tiempo del dia a dia, y si es en cajas de automoviles
seria los helicoidales dobles quienes funcionan según un movimiento y
hacen lo mismo si este es al contrario, en fin esta variedad de engranes
es lo que hace que de acuerdo a su diseño sean utilizados, basandose en
normas y reuqrimientos previos para su fabricacion.

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Bibliografia
Roberth L. Mott/ Diseño de Elementos de Maquinas 4ta edicion.
V.M Faires/ Diseño de Elementos de Maquinas.
Joseph Edward Shigley/ Diseño en Ingenieria Mecanica 4ta
edicion.
Hamilton H. Mabie – Charles F. Reinholtz/ Mecanismo y Dinamica
de Maquinas 2da edicion.

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Anexos
Dimensiones y nomenclatura.
Accion de los dientes del engrane

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Piñon y cremallera de envolvente.
Piñon y engrane de dientes internos.

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Interferencia entre dientes.
Trenes de engranes.

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