DESCRIPCIÓN

En el presente proyecto se utilizara un sistema conformado por dos trenes de engranajes para
comprender, analizar y evaluar mecanismos que forman parte de sistemas mecánicos utilizados en
la industria moderna. Lo anterior se lograra estudiando el comportamiento cinemático de las
piezas que componen el mecanismo y aprendiendo a dar solución teórica a los problemas que
podamos encontrar en el trascurso del desarrollo del mismo.

JUSTIFICACIÓN

En pro de adquirir conocimientos para lograr alcanzar el título de ingenieros mecánicos se ve la

posibilidad de recurrir al estudio cinemático de un reductor de velocidad, uno de los componentes
más comúnmente utilizados en la ingeniería mecánica por todos los diferentes tipos de industrias
existentes en el mundo. Este mecanismo trabajado será un apoyo fundamental durante el
desarrollo del proyecto para entender, reforzar y demostrar la adquisición de conocimientos
durante las horas de trabajadas en el aula de clase y en el trabajo autónomo desarrollado durante
el semestre educativo.

OBJETIVO GENERAL

Con ayuda de un reductor de velocidad de engranajes, aplicar los conocimientos adquiridos en la

asignatura de mecanismos.

Objetivos específicos:

 Conocer el funcionamiento mecánico de un reductor de velocidad conformado por dos

trenes de engranajes.
 Realizar los cálculos adecuados para poder analizar el comportamiento dinámico del
mecanismo.
 Realizar la simulación del reductor de velocidad en software de diseño asistido por
computador 3D.
 Realizar un informe final donde se evidencie los conocimientos adquiridos durante la
elaboración del proyecto.
 Revisión Bibliográfica

Los reductores de velocidad, ya sean unidades abiertas o cerradas, son utilizados cuando se
requiere reducir la velocidad de un motor. La disminución de velocidad se obtiene mediante la
reducción de las revoluciones de salida, aumentando de esta forma el torque, sin disminuir,
teóricamente, la potencia.

“Para procesos que requieren de una velocidad inferior a 900 rpm, las alternativas distintas al uso
de reductores de velocidad son poco exitosas: los variadores de frecuencia implican una elevada
potencia para estos requerimientos, lo que conlleva un alto costo; mientras que los sistemas de
cadenas o poleas son muy poco eficientes” [1].

Los reductores de velocidad son diseñados en base a engranajes, elementos circulares dentados
con geometrías definidas de acuerdo con su tamaño, velocidad y trabajo a realizar. La geometría,
capacidad de carga, resistencia de flancos y cálculo de vida de servicio, entre otros, se encuentran
normadas por diferentes instituciones. Las normas internacionales comúnmente utilizadas son las
AGMA, ISO (International Organization for Standardization) y DIN (Deutsches Institut für
Normung).

Reductor de velocidad.

Las máquinas cuya velocidad de giro difiere a la del motor acoplado (eléctrico, de combustión u
otro) necesitan para su funcionamiento de un reductor de velocidad. El reductor de velocidad se
encuentra formado por uno o más pares de ruedas dentadas que reducen la velocidad y aumentan
el torque sin variar, teóricamente, la potencia. Los reductores de velocidades más sencillos
cuentan tan solo con un par de ruedas dentadas (p.ej. sinfín corona), si es necesaria una mayor
reducción, se deben agregar otros pares de ruedas dentadas.

Figura 1. Principales componentes de un reductor de velocidad [1]

En comparación con otros mecanismos utilizados para reducir la velocidad, como transmisiones de
fuerza por correa o cadena, los reductores de velocidad poseen una serie de beneficios, entre los
cuales destacan: [1]

• Mayor regularidad en la velocidad como en la potencia transmitida.

• Mayor eficiencia de transmisión de potencia suministrada por el motor.
• Mayor confiabilidad y disponibilidad, reduciendo los costos de mantenimiento.
• Mayor potencia en menores volúmenes.
• Posibilidad de trabajar a altas temperaturas y en ambientes adversos.

Entre las desventajas destacan:

• Costo elevado.
• Ruido durante el funcionamiento.
• Requieren control y cambio de lubricantes

Parámetros característicos de un reductor de velocidades.

Para seleccionar y/o diseñar adecuadamente un reductor de velocidad se debe considerar la

siguiente información básica: [1]

Características de operación:

• Potencia.
• Velocidad (rpm) de entrada y salida
• Torque máximo a la salida
• Relación de reducción

Características del trabajo a realizar:

• Tipo de accionamiento (motor eléctrico, motor de combustión interna, hidráulico, u otro).

• Tipo de acople entre máquina motriz y reductor.
• Tipo de carga: uniforme, con choque, continua, discontinua, entre otras.
• Duración de servicio horas/día.
• Arranques por hora, inversión de marcha.

Disposición del equipo:

• Ejes a 180º o 90º.

• Eje de salida horizontal, vertical, etc.

Es necesario considerar que en la en la práctica, es difícil que una unidad de reducción realice su
trabajo en condiciones ideales. Por lo tanto, la potencia requerida por la máquina accionada debe
multiplicarse por un Factor de servicio FS, que considera las características específicas del trabajo a
realizar, el resultado es llamado Potencia de selección, es el que se emplea para determinar el
tamaño del reductor en las tablas de selección. [1]

En los engranajes se deben diferenciar las siguientes partes, que definen al propio engranaje y al
diente:
 Diente de un engranaje: Son los que efectúan el esfuerzo de empuje y transmiten la potencia
desde el eje motriz al conducido. Tienen un perfil característico que se tiene en cuenta en su
diseño y fabricación.
 Circunferencia exterior: Es la circunferencia que limita la parte exterior del engranaje.
 Circunferencia interior: Es la circunferencia que limita el pie del diente.
 Circunferencia primitiva: Es la circunferencia a lo largo de la cual engranan los dientes.

Tipos de engranajes

 Engranajes rectos: Se utilizan en transmisiones de ejes paralelos. Son uno de los mecanismos
más utilizados, y se encuentran en cualquier tipo de máquina: relojes, juguetes, máquinas
herramientas, etc.
 Engranajes Helicoidales: Sus dientes están dispuestos siguiendo la trayectoria de hélices
paralelas alrededor de un cilindro. 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.
 Engranajes Cónicos: Se emplean para transmitir movimiento entre ejes perpendiculares, o
para ejes con ángulos distintos a 90 grados. Se trata de ruedas dentadas en forma de tronco
de cono, y pueden ser rectos o curvos (hipoides), siendo estos últimos muy utilizados en
sistemas de transmisión para automóviles.
 Engranajes exteriores: Los dientes de ambas ruedas están tallados en la superficie exterior
 Engranajes interiores: Los dientes de una de las ruedas están tallados en la parte interna.

Trenes de engranajes.

Si para realizar la transmisión necesitamos más de un par de ruedas dentadas, entonces el

mecanismo, se denomina tren de engranajes.

Tenemos un tren de engranajes simple cuando las ruedas dentadas están en un mismo plano o, lo
que es lo mismo, cuando en cada eje existe una sola rueda.

Hablamos de tren de engranajes compuesto cuando en alguno de los ejes existe más de una rueda
dentada. En este mecanismo la transmisión se realiza entre más de dos ejes simultáneamente,
para lo que es necesario que en cada eje intermedio vayan montadas dos ruedas dentadas. Una de
ellas engrana con la rueda motriz, que es la que proporciona el movimiento, y la otra conecta con
el eje siguiente al que conduce. [2]
 Figura 2. Tren de engranajes simple y compuesto. [2]

Conocer cómo operan los distintos engranajes es fundamental a la hora de optar por unos u otros
en proyectos industriales. Siguiendo esta idea, es fundamental estudiar en profundidad cómo se
engrana el engranaje y los flancos del diente del piñón, pensando en diseñar una transmisión
suave y rotatoria (manteniendo una relación de velocidad angular constante). Para afrontar este
complicado proceso, empecemos por definir correctamente la terminología más crítica que rodea
a los engranajes:

 Relación de transmisión: Básicamente se trata de la relación entre las velocidades de

rotación de dos engranajes conectados entre sí, donde uno de ellos ejerce fuerza sobre el
otro. Esta relación surge fruto de la diferencia de diámetros de ambas ruedas, denominándose
piñón aquella con un diámetro más reducido. Básicamente, este factor implica una diferencia
entre velocidades de rotación de los dos ejes. De esta forma, y teniendo en cuenta el engrane
del engranaje y piñón, la relación de transmisión se calcula a partir del número de dientes del
engranaje dividido por el número de dientes de su piñón. 
 Diámetro de paso: Determinado a partir del número de dientes y la distancia central a la que
operan los engranajes.
 Paso base: Paso medido sobre la circunferencia base de generación de la evolvente.
 Distancia al centro: Equivalente a la suma del diámetro de paso del piñón y el diámetro de
paso dividido por dos.  
 Paso primitivo: Distancia circular desde un punto de un diente de engranaje a un punto del
siguiente diente, tomado a lo largo del círculo primitivo. Dos engranajes deben tener el mismo
círculo primitivo para engranar entre sí.  
 Paso diametral (o módulo): Una medida normativa del tamaño de los dientes. Se trata del
número de dientes por pulgada del diámetro de paso. El incremento en el tamaño de los
dientes reduce el paso diametral. Por lo general, los pasos diametrales fluctúan entre 25 y 1.
 Distancia de montaje (D): Es la distancia entre la intersección del eje del engranaje con la línea
del ángulo primitivo y un punto de referencia del engranaje. Respetar esta distancia implica
asegurar un correcto montaje y uso de los elementos dentados.
 Ángulo de perfiles (ángulo de presión): La pendiente del diente de engranaje en la posición
del paso diametral. Si el ángulo de presión es 0, el diente es paralelo al eje de la rueda, lo que
le convierte en un engranaje de dientes rectos.
 Ángulo de la hélice: Representa la inclinación del diente en una dirección longitudinal.
Siempre que el ángulo de la hélice sea de 0 grados, el diente es paralelo al eje de la rueda, por
lo que hablaríamos también de un engranaje de dientes rectos. [2]
 Actividades y Cronograma

Actividad

Revisión
Modelos Análisis
Propuesta Descripción, bibliográfica, Esquema
y teorías Memorias de Informe
Semana del justificación actividades del Planos Simulación Sustentación
aplicable de Calculo resultado final
Proyecto y objetivos. y proyecto
s s
cronograma.

1                      
2                      
3                      
4                      
5       1 entrega              
6                      
7                      
8                      
9                      
10                      
2
11
            Entrega        
12                      
13                      
14                      
15                      
16                      
17                     Entrega final
 Representación grafica

Referencias

[1] Fuentes Manuel. Product Manager de Transmisión de Potencia de Lureye. “Reductores de

velocidad ¿Cómo elegir el más adecuado a las necesidades de su empresa?” Revista
Electroindustria. http://www.emb.cl/electroindustria/articulo.mvc?xid=701&edi=40

[2]https://www.edu.xunta.es/espazoAbalar/sites/espazoAbalar/files/datos/1464947673/contido/
43_engranajes.html