Comparative study using different methods for calculating contact tensions in spur gears - (:unkn) unknown (Editorial Tecnológica de Costa Rica (entidad editora), 2026)
Estudio comparativo mediante diferentes métodos para el cálculo de tensiones de contacto en engranajes rectos
One of the most common causes of failure in gear drives is known as surface fatigue or pitting. To predict the behaviour of the material against this phenomenon, international design standards, the American Gear Manufacturing Association (AGMA) and the International Organization for Standardization (ISO), formulate models based on the Hertz pressure distribution, for the contact between solids. In this research, contact stresses are compared in straight-tooth cylindrical gears, in accordance with the provisions of the aforementioned standards, the Hertz criterion and through the finite element method. The three-dimensional models were obtained with the help of a computer-aided design (CAD) package, where the specifications of each standard were taken into account. As one of the calculation variants to compare, it is the result obtained by numerical simulation, only the factors that depend of the tooth geometry and its material will be taken into account. The results obtained were analyzed statistically, where the effectiveness of the finite element method for this type of calculation was determined, in addition, these are more similar to those obtained by the Hertz method, which is the theory that serves as the basis for the aforementioned standards.
Una de las causas de fallo que con mayor frecuencia se presentan en las transmisiones por engranajes, es la conocida como fatiga superficial o picadura. Para predecir el comportamiento del material frente a este fenómeno, las normas internacionales de diseño, Asociación Americana de Manufactura de Engranajes (AGMA) y la Organización Internacional para la Normalización (ISO), formulan modelos basados en la distribución de presiones de Hertz, para el contacto entre sólidos. En esta investigación se comparan las tensiones de contacto en engranajes cilíndricos de dientes rectos, de acuerdo a lo planteado por las normas antes mencionadas, el criterio de Hertz y mediante el método de elementos finitos. Los modelos en tres dimensiones fueron obtenidos con la ayuda de un paquete de diseño asistido por computadora (CAD), donde se tuvieron en cuenta las especificaciones de cada norma. Como una de las variantes de cálculo a comparar, es el resultado obtenido por simulación numérica, solo se tendrán en cuenta los factores que dependan de la geometría del diente y el material del mismo. Los resultados obtenidos se analizaron estadísticamente, donde se determinó la efectividad del método de elementos finitos para este tipo de cálculo, además, estos se asemejan más a los obtenidos por método de Hertz que es la teoría que sirve como base a las normas antes mencionadas.
Keywords: Engranaje; elementos finitos; fatiga superficial; criterio de Hertz; tensiones de contacto; Gear; finite elements; surface fatigue; Hertz criteria; contact stresses