Este documento describe diferentes tipos de engranes, sus características y aplicaciones. Describe engranes cilíndricos con dientes rectos y helicoidales, engranes helicoidales dobles o de espina de pescado, engranajes helicoidales cruzados, tornillos sin fin y ruedas helicoidales, engranajes cónicos rectos, piñones cilíndricos y engranajes planos, engranajes troncónicos, engranajes hipoidales y engranajes cónicos en espiral. Cada tipo se utiliza para transmitir movimiento entre ejes

1. UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS “ESPE-L”
MECANISMOS – 4997
TEMA: Tipos de engranes, características y aplicaciones

2. ENGRANES
 Cuando se habla de engranaje, se hace referencia a un mecanismo que está conformado
por ruedas dentadas. Los dientes de cada rueda hacen contacto entre sí con el propósito de
pasar la velocidad rotatoria de una rueda a otra. Con estos componentes se logra transmitir
el movimiento giratorio que hay entre dos ejes (paralelos, oblicuos o perpendiculares).

4. Engranes
 Engranes cilíndricos con dientes rectos
 Engranajes cilíndricos con dientes helicoidales.
 Engranajes cilíndricos con dientes tipo espina de pescado.
 Engranajes helicoidales cruzados.
 Tornillo sinfín y rueda helicoidal.
 Tornillo sinfín tipo globoide y rueda helicoidal.
 Engranajes cónicos rectos.
 Piñón cilíndrico y engranaje plano
 Engranaje troncónico.
 Engranajes hipoidales
 Engranajes cónicos en espiral.
 Engranajes zeroles.
 Impulsores de cadenas de rodillos y ruedas dentadas.
 Impulsores de bandas.

5. Engranes cilíndricos con dientes rectos
Características:
 Este tipo de engranaje es el más sencillo.
 Por su geometría, a cada momento solo está en contacto una
pareja de dientes.
 Los engranajes cilíndricos de dientes rectos se emplean para
transmitir el giro entre ejes paralelos.
 Generan cargas de reacción radiales en el eje y transmiten la
potencia a través de ejes paralelos.
 Generan bastante ruido, por lo que no sirven para aplicaciones
silenciosas.
 Toda la potencia (velocidad, fuerza) se transmite a cada instante
mediante una pareja de dientes, de ahí que este tipo de
engranajes sólo se emplee para transmitir velocidades pequeñas
o medias.

6. VENTAJAS DESVENTAJAS
Fáciles de diseñar y fabricar. Muy ruidosos al no tener buena lubricación o al ser operados
en altas velocidades.
Pueden ser utilizados para transmitir gran cantidad de
potencia (Aproximadamente 50,000 Kw).
Pueden producir vibraciones.
Buena relación de velocidad constante y estable. Baja velocidad.
Tiende a ser más eficiente si se compara con un helicoidal del
mismo tamaño.
No permite transferir potencia entre los ejes que no sean
paralelos.
No produce un empuje axial, esto se debe a que sus ejes
están de forma paralela.
Su resistencia es menor si se compara con otros tipos de
engranajes.
Engranes cilíndricos con dientes rectos

7. Aplicaciones:
 Son uno de los mecanismos más utilizados, y se encuentran en cualquier tipo de
máquina: relojes, juguetes, máquinas herramientas, etc.
Engranes cilíndricos con dientes rectos

8.  Características:
 Los dientes del engranaje helicoidal están dispuestos en una trayectoria
oblicua con relación al eje de rotación.
 Pueden transmitir movimiento (potencia) entre ejes paralelos o entre ejes
que se cruzan en cualquier dirección (incluso perpendiculares).
 Este sistema de engrane de los dientes proporciona una marcha más
suave que la de los engranajes rectos, ya que en el mismo instante hay
varios pares de dientes en contacto, lo cual hace que se trate de un
sistema más silencioso, con una transmisión de fuerza y de movimiento
más uniforme y segura.
 Son más fluidos y silenciosos, pero a cambio requieren un mayor
engrase y se desgastan más.
 Tienen un mayor desgaste que los de engranaje rectos.
 El diseño y fabricación es más complicado, por lo tanto, el costo es
mayor.
Engranajes cilíndricos con dientes helicoidales

9. VENTAJAS DESVENTAJAS
Permiten transmitir más potencia que
los engranajes rectos.
Tienen un mayor desgaste que los de
engranaje rectos.
Puede transmitir más velocidad. El diseño y fabricación es más
complicado, por lo tanto, el costo es
mayor.
Son más silenciosos y duraderos. Requieren más lubricación que los
engranajes rectos.
Engranajes cilíndricos con dientes helicoidales

10.  Aplicaciones:
 Este tipo de engranaje tiene multitud de aplicaciones, pero la más famosa puede ser su uso
en la caja de cambios de los coches.
Engranajes cilíndricos con dientes helicoidales

12. Engranes helicoidales dobles o de espina de pescado
 Para combinar la ventaja de los engranajes
helicoidales (mayor capacidad de carga y menor
emisión de ruido) con la ventaja de los engranajes
rectos (sin fuerzas axiales y menor desgaste), se
utilizan los llamados engranajes en espiga en casos
especiales.
 Debido a la disposición recíproca de las hélices, cada
lado genera una fuerza axial opuesta, que se anula
entre sí. Esto evita los empujes axiales que tendrían
que ser absorbidos por los rodamientos.
 Debido a la longitud relativamente larga de los dientes
(debido a la inclinación), se pueden transmitir pares
elevados con engranajes en espiga. Sin embargo, la
producción compleja y, por tanto, cara de tales tipos
de engranajes se limita a aplicaciones especiales.
 Los engranajes en espiga permiten transmitir pares
elevados sin generar fuerzas axiales. El desgaste de
los cojinetes es correspondientemente bajo.
Características

13. Aplicaciones
 Transmisión del movimiento en la turbina de una central hidroeléctrica al rotor, ya que al existir mínimo
empuje axial los rodamientos del eje del rotor se mantendrán en mejor estado
En general la aplicación de los engranajes espina de pescado tienen las mismas aplicaciones que
los engranajes rectos, con la diferencia que mientras menos empuje se requiera se utilizarán la
espina de pescado

14. Engranajes helicoidales cruzados
 Los engranajes de tornillo o engranajes helicoidales
cruzados son engranajes hiperboloides que permiten
el acoplamiento oblicuo de los ejes de engranajes.
 Como sugiere el nombre, los engranajes de tornillo ya
no muestran un movimiento de rodadura puro durante
el acoplamiento, sino un movimiento de
tornillo. Típico de los movimientos de los tornillos es
el deslizamiento permanente de los flancos
 Este tipo de engranes Presenta alta fricción, pues los
dientes del uno serán la guía del otro.
 El deslizamiento constante de los flancos suele
requerir una lubricación especial de los engranajes
helicoidales ( aceite de engranajes hipoidales ), de lo
contrario es de esperar un mayor desgaste.
 Al presentar alta fricción presenta altos empujes
axiales
Características

15.  Estos engranajes pueden transmitir potencia entre
ejes paralelos o, con la inclinación adecuada de
los dientes, que se cruzan en el espacio. Por lo
tanto, los engranajes helicoidales cruzados están
diseñados para pares y velocidades moderados,
por ejemplo, para accionamientos para máquinas
herramienta. El uso de engranajes helicoidales
también tiene un efecto desventajoso sobre la
eficiencia de transmisión, que es menor debido a
los procesos de deslizamiento en los flancos.
 La siguiente figura muestra un engranaje
cilíndrico helicoidal en el que se observa la
inclinación de los dientes de cada una de las
ruedas dentadas de una transmisión de la
dirección de un automóvil, también se puede
utilizar en el aparato divisor en la fresadora.
Engranajes helicoidales cruzados
Aplicaciones

16. Tornillo sin fín y rueda helicoidal.
 La rosca del tornillo sin fin se talla sobre una superficie cilíndrica y se caracteriza por su
número de entradas o filetes, generalmente de uno a cinco.
 El perfil del filete correspondiente a su sección normal tiene forma trapecial y coincidirá
con el de la herramienta de corte utilizada para tallar la rosca.

17.  LONGITUD DEL TORNILLO (b): longitud de la parte roscada del tornillo sin fin, medida
sobre una generatriz del cilindro primitivo.
b≈5px
 HELICE PRIMITIVA: intersección de un flanco del filete con el cilindro primitivo.
 ANGULO DE LA HELICE (β): ángulo agudo de la tangente a la hélice primitiva con la
generatriz del cilindro primitivo. Generalmente se establece su valor entre 60º y 80º.
 PASO HELICOIDAL (pz): distancia entre dos puntos de intersección consecutivos de la
hélice primitiva con una generatriz del cilindro primitivo.
 𝑝𝑧 = 𝑝𝑥𝑧

18. RUEDA HELICOIDAL
 Es una rueda dentada cilíndrica con dentado helicoidal, el dentado presenta una garganta
con centro de curvatura coincidente con el eje del sin fin (diente cóncavo); de este modo el
contacto entre los dientes de la rueda y la hélice del sin fin es lineal, permitiendo transmitir
potencias elevadas. Transversalmente, las superficies laterales de los dientes presentan un
perfil angular.

19. Tornillo sinfín tipo globoide y rueda helicoidal.
 La característica principal de este conjunto de engranes es que tiene mayor
superficie de contacto entre la rueda y el tornillo, por lo que se dice que se
envuelven el uno al otro, lo que incrementa la capacidad de transmitir torque.

20.  Estos sistemas pueden ser de simple o de doble envolvente. En el conjunto de envolvente
simple, el ancho de la rueda helicoidal está cortado con superficie cóncava, de este modo
envuelve parcialmente al tornillo al tiempo de estar engranando. Si se talla adecuadamente
la rueda globoide, se obtiene un contacto lineal. El contacto lineal significa una importante
ventaja respecto del contacto puntual que tiene lugar entre la rueda y el tornillo cilíndricos.
En el caso de doble envolvente, tanto la rueda como la longitud del tornillo están cortados
con superficies cóncavas. Como resultado de esto, ambos están parcialmente encerrados al
engranar.

21. Usos de los engranajes de tornillo sin fin
globoide
 Como resultado de esto, ambos están parcialmente encerrados al engranar. Este
efecto hace que se tenga un mayor número de dientes en contacto y un área en
lugar de una línea de contacto como se verifica en los de simple envolvente,
permitiendo transmitir cargas mayores alrededor de los 100 hp pero una de las
desventajas es dificultad de fabricación ya que se necesitan fresadoras con la
forma determinada de los dientes por su precisión de la máquinas de
herramientas
 Reductores de velocidad (disminución del tamaño y peso), aparejos de
elevación, maquinaria textil, turbinas, aviones, máquinas para la industria
alimenticia, compuertas de barrera para canales, excavadoras, maquinas
herramientas, timones de buques, locomotoras para minería, laminadoras,
tractores

23. Engranajes cónicos rectos
 Se utilizan engranes helicoidales cruzados o un conjunto de tornillo y engrane sinfín. Para
cualquier ángulo entre los ejes, incluido el de 90°, los engranes cónicos representan la
solución.
 El ángulo entre los ejes de los conos y los ángulos incluidos de los conos tienen cualquier
valor compatible, en tanto los vértices de los conos se interceptan. Si no lo hacen, habrá
una diferencia de velocidad en la cara de contacto.
 Se emplean para obtener una reducción de velocidad en los ejes de 90 grados, también es
posible que trabajen a escalas de 45, 60 o 70 grados.

24. Piñón cilíndrico y engranaje plano
 Un mecanismo de cremallera es un dispositivo mecánico con dos engranajes,
denominados «piñón» y «cremallera», que convierte un movimiento de rotación en
un movimiento rectilíneo o viceversa.

25. Aplicaciones
 Los mecanismos de cremallera y piñón son a menudo utilizados como parte de un
accionamiento lineal sencillo, donde la rotación de un volante girado manualmente
o por un motor se convierte en un movimiento lineal, como por ejemplo permiten
regular el movimiento de puertas automáticas de garaje, sacacorchos, regulación
de altura de los trípodes, movimiento de estanterías móviles, un ferrocarril de
cremallera, pero en su aplicación más común tenemos en las direcciones de los
autos

26. Engranaje troncónico.
 Un engranaje troncónico es un mecanismo de transmisión formado por ruedas dentadas que
giran alrededor de ejes cuya posición relativa es fija.
 Los engranajes consiguen que la transmisión de movimiento de un eje a otro se realice con
velocidad constante y sin deslizamiento de una rueda con la otra.
 La rueda de menor número de dientes se denomina piñón, y la de mayor se denomina (o
simplemente, rueda).

27. Engranajes hipoidales
 Si los ejes entre los engranes son no paralelos ni se intersecan, no se pueden utilizar engranes
cónicos. Los engranes hipoidales aceptarán esta geometría. Los engranes hipoidales están
basados en hiperboloides de revolución. (El término hipoidal es una contracción de hiperboloide.)
La forma del diente no es una involuta. Estos engranes hipoides se utilizan en la transmisión final
de automóviles con el motor adelante y tracción en la rueda trasera, para bajar el eje motriz y
quedar abajo del eje trasero para reducir la “joroba del árbol motriz” en el asiento trasero.
Se utilizan en máquinas industriales y
embarcaciones, donde es necesario que los
ejes no estén al mismo nivel por
cuestiones de espacio.

28. Engranajes cónicos en espiral.
 Si los dientes son paralelos al eje del engrane, será un engrane cónico recto. Si los dientes forman un ángulo con
respecto al eje, será un engrane cónico espiral, análogo a un engrane helicoidal. Los vértices y ejes del cono deben
intersecarse en ambos casos. Las ventajas y desventajas de los engranes cónicos rectos y cónicos espirales son
similares a las del engrane recto y engrane helicoidal, respectivamente, en lo que se refiere a resistencia,
funcionamiento silencioso y costo. Los dientes del engrane cónico no son involutas, sino que están basados en una
curva de diente “octoidal”. Deben reemplazarse en pares (engranajes) ya que no son universalmente
intercambiables, y su distancia entre centros debe mantenerse con precisión.
• El ejemplo más común del uso de engranajes cónicos para lograr este
desplazamiento de 90 grados es el diferencial de un automóvil.
• Se utilizaban como mecanismo principal en los taladros manuales
• En una cepilladora , permiten un ajuste menor durante el ensamblaje y
permiten cierto desplazamiento debido a la deflexión bajo cargas operativas
• Los engranajes cónicos espirales son componentes importantes en los
sistemas de accionamiento de los helicópteros.

29. Engranes Zeroles
 Los engranajes cónicos Zerol son de tipo intermedio entre los engranajes cónicos rectos y los
espirales. Sus dientes son curvos, pero no angulados. Los engranajes cónicos Zerol están diseñados
con la intención de duplicar las características de un engranaje cónico recto, pero se producen
mediante un proceso de corte en bisel en espiral. Se pueden considerar engranajes cónicos espirales,
que también tienen dientes curvos, pero con un ángulo espiral de cero, por lo que los extremos de los
dientes se alinean con el eje.
 Los engranajes cónicos se utilizan en vehículos de todo tipo, así como en aplicaciones industriales
como turbinas eólicas y torres de refrigeración, fabricación de acero e imprentas

30. Impulsores de cadenas de rodillos y ruedas
dentadas
 Cadena de rodillos o cadena de casquillos y rodillos es el tipo de impulsor de
cadena más común para la transmisión de potencia mecánica en muchos tipos de
máquinas de uso doméstico, industrial y agrícola. Se compone de una serie de
rodillos cilíndricos cortos unidos por enlaces secundarios. Es impulsado por una
rueda dentada llamada piñón. Se trata de un simple, confiable y eficiente medio de
transmisión de energía.
A menudo se utiliza para transmitir potencia a las ruedas de un vehículo, en
particular, bicicletas y motocicletas. También se utiliza en una amplia variedad de
máquinas, además de los vehículos.

31. Rueda dentada
 Se denomina engranaje o ruedas dentadas al mecanismo utilizado para transmitir
potencia de un componente a otro dentro de una máquina.
 La principal ventaja que tienen las transmisiones por engranajes respecto de la
transmisión por poleas es que no patinan como las últimas, con lo que se obtiene
exactitud en la relación de transmisión.

32. Video
 Cadena de rodillo:
 https://www.youtube.com/watch?v=WQC9oofdLhs

33. Impulsores de bandas
 Los impulsores de banda o transmisores de banda generalmente hacen referencia a las bandas en V
se fabrican de elastómeros (caucho sintético) reforzadas con cuerdas sintéticas o metálicas para
aumentar su resistencia. Las poleas o garruchas tienen una ranura en V igual a la de la banda que
ayuda a sujetarla, ya que la tensión la traba en las ranuras en V.
 Este sistema también transfiere potencia mediante fricción y proporciona niveles de potencia
bastante grandes, siempre que la banda tenga una sección transversal suficiente. Se utilizan bandas
de fricción en una amplia variedad de aplicaciones, desde pequeñas máquinas de coser hasta el
impulsor del alternador de un automóvil, así como generadores y bombas de muchos caballos de
fuerza.

34. Bibliografía
 ATI. (2021). Gear Information. Obtenido de http://atigear.com/Dyn14.aspx
 BOROBIA, J. M. (1997). Engranes helicoidales. En J. M. BOROBIA, Teoría de máquinas y
Engranes (págs. 209-220). Mexico: Universidad Publica de Navarra.
 Carvajal, J. (12 de mayo de 2016). difference. Obtenido de difference:
http://www.difference.minaprem.com/solid/difference-between-double-helical-gear-and-
herringbone-gear/
 Deverons. (24 de julio de 2018). Mecánica automotriz // Cajas de cambios. Obtenido de
https://steemkr.com/spanish/@deverons/mecanica-automotriz-cajas-de-cambios
 Norton, R. (2009). Diseño de Maquinaria. México DF.: Mc Graw Hill Education.

35. GRACIAS POR SU
ATENCIÓN…