El método de elementos finitos como alternativa en el cálculo de engranajes

A pesar de que la optimización y el diseño racional de los engranajes han sido temas de muchas investigaciones, aún siguen siendo del interés de muchos especialistas y estudiosos de los engranajes. Las razones fundamentales para este hecho están condicionadas en primer lugar a que el diseño de un engranaje es en extremo complejo debido al número de variables, limitaciones y relaciones que involucra, y por otro lado existe la particularidad de que para cada caso de optimización la función objetivo, las restricciones y las variables independientes son generalmente diferentes. En los últimos años los nuevos sistemas de computación para auxiliar al diseño (CAD) han sido empleados como alternativas para el cálculo de los engranajes, pero la variedad de sistemas y las amplias posibilidades de generación de modelos matemáticos empleados en la evaluación de esfuerzos y deformaciones requieren de una validación de sus resultados a partir de cotejarlos con los procedimientos y normas establecidos por la práctica y la experiencia de años. Es conocido que los resultados de los nuevos sistemas CAD con implementación del método de elementos finitos son generalmente muy dependientes de la forma de generación de los modelos de piezas y conjuntos diseñados por complicados procedimientos, que son tratados cuál una caja negra por los proveedores de estos potentes programas y sistemas en el mercado de la informática. En este sentido, el presente trabajo pretende contrastar los esfuerzos obtenidos mediante el empleo de dos de los más potentes sistemas CAD dirigidos a la aplicación del método de los elementos finitos, como son el Solid Edge y el Cosmo Edge, con los procedimientos de cálculo derivados de las vigentes normas ISO para evaluar la capacidad de carga de los engranajes cilíndricos. En el trabajo se exponen las bases del método de generación del perfil de los dientes de un engranaje cilíndrico de dientes rectos, un algoritmo de calculo de los esfuerzos en la base del diente y la comparación de los resultados obtenidos por uno y otro método.