Acerca de este experimento
Engrane dos engranajes exteriores y compare su sentido de giro, sus velocidades angulares y el par transmitido. Cambie el número de dientes o use las relaciones preestablecidas y, después, siga una marca en cada círculo primitivo. El engranaje conducido gira en sentido contrario. Un engranaje conducido más grande gira más despacio, pero transmite un par de mayor magnitud en este modelo ideal sin pérdidas.
Objetivos de aprendizaje
- Relacionar el número de dientes con la velocidad angular y el sentido de giro
- Comparar la multiplicación del par con la reducción de velocidad
- Comprobar que la velocidad lineal en los círculos primitivos es igual y que se conserva la potencia ideal
- Explica cómo las bicicletas, los relojes y los taladros utilizan relaciones de transmisión para intercambiar velocidad por fuerza
Cómo usarlo
- 1Ponga en marcha el engranaje motor predeterminado de 16 dientes y el engranaje conducido de 32 dientes. Compare las magnitudes de las velocidades y los pares.
- 2Gire el engranaje motor un diente y observe el movimiento correspondiente de los dientes del engranaje conducido.
- 3Compare las relaciones preestablecidas de número de dientes 1:1, 1:2 y 2:1 con un par y una velocidad de entrada constantes.
- 4Ajuste la velocidad de entrada a cero. Explique por qué la potencia transmitida es cero aunque la relación ideal de pares siga teniendo un valor.
- 5Cuenta cuántas vueltas del elemento motriz hacen falta para que el engranaje de 32 dientes dé exactamente una vuelta en la configuración preestablecida 1:2.
El modelo
Supuestos
- Los engranajes son ruedas dentadas cilíndricas rectas externas ideales, con ejes paralelos fijos, módulo de 2 mm y sin deslizamiento.
- Los contornos de los dientes son esquemáticos, no perfiles evolventes exactos. La cinemática de los círculos primitivos proporciona las relaciones cuantitativas de velocidad de rotación.
- Se omiten la fricción, el juego entre dientes, la deformación de los ejes, la inercia rotacional y la dinámica de la carga del motor. La fuente proporciona la velocidad y el par de entrada seleccionados.
- El par de salida se indica como magnitud. La velocidad de salida negativa indica el sentido de giro opuesto. Los tonos de retroalimentación son señales de la interfaz de usuario, no una grabación del ruido de los engranajes.
Pruébalo en clase
- Q1¿Qué ocurre con la velocidad y el par de salida si se duplica el número de dientes del engranaje conducido mientras el del engranaje conductor permanece fijo?
- Q2¿Por qué pueden coincidir las velocidades tangenciales aunque las velocidades angulares sean diferentes?
- Q3¿Por qué la reducción de velocidad no genera potencia adicional?
- Q4En una bicicleta, ¿por qué cambias a una marcha con un piñón trasero grande para subir una cuesta?
- Q5¿Cómo podrías hacer que la salida gire en la misma dirección que la entrada usando solo engranajes?
Preguntas frecuentes
¿Por qué los engranajes externos giran en sentidos opuestos?
En el punto de contacto, las dos superficies deben moverse juntas sin deslizarse. Al estar sus centros a lados opuestos de ese punto, deben girar en sentidos opuestos.
¿Pueden los engranajes reales alcanzar el aumento exacto del par mostrado?
Los mecanismos reales pierden potencia por la fricción y otros efectos, y su comportamiento también depende de las cargas y la inercia. Los valores mostrados aíslan la relación ideal entre la razón de transmisión y la potencia.
¿Qué es un engranaje intermedio?
Un engranaje colocado entre el engranaje motriz y el conducido. Invierte la dirección una segunda vez, de modo que la entrada y la salida giren en el mismo sentido, pero no cambia la relación de transmisión total.