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Experimento 008 / Robótica y control

Relación de engranajes

Calcula velocidad, relación y sentido de giro en una pareja de engranajes externos o una corona interna.

Mesa de trabajo / Modelo explícito ● En tu navegador
01 / Ajusta el modelo
dientes
dientes
rpm
Prueba un ejemplo

02 / Transmite el movimiento

s
Velocidad de salida −30 rpm
Relación Z2/Z1 2
Sentido relativo Opuesto
Giro de entrada 0°
Giro de salida 0°
Tiempo del modelo 0 s

El engranaje de salida tiene el doble de dientes: gira a la mitad de velocidad y en sentido contrario.

Positivo = antihorario, visto de frente. Los dientes son esquemáticos. La animación limita la entrada visible a 10 rpm para poder seguirla; las cifras muestran las velocidades del modelo.

Úsala en tu clase

Comparte este ejercicio con sus valores actuales. El enlace lleva únicamente números y opciones del modelo; no añadas nombres ni correos.

El código incluye un enlace de texto a la explicación completa, fuera del recuadro. La animación se abre pausada. Ajusta la altura del iframe si tu plataforma lo necesita.

Dos vueltas de entrada, una de salida

Una rueda de 20 dientes mueve otra de 40. Si la entrada gira a 60 rpm en sentido positivo, la salida gira a −30 rpm. Su relación Z2/Z1 es 2: se necesitan dos vueltas de entrada para una vuelta de salida. El signo negativo indica que son sentidos opuestos.

Intercambia los dientes: una entrada de 40 y salida de 20 duplican la velocidad. En una corona interna, el contacto cambia de lado y ambas ruedas giran en el mismo sentido.

La velocidad tangencial debe coincidir

Relación i = Z2 / Z1
Contacto externo: n2 = −n1 × Z1/Z2
Contacto interno: n2 = +n1 × Z1/Z2
Giro acumulado θ = n × 360° × t/60 = 6nt

n se introduce en revoluciones por minuto y t en segundos. Dos ruedas compatibles tienen diámetros de paso proporcionales a su número de dientes. La misma distancia que recorre el contacto debe pasar por ambas: de ahí surge la razón inversa entre dientes y velocidad.

El selector interno supone que Z2 es la corona y Z1 el piñón. Por ello Z2 debe ser mayor que Z1. Los signos absolutos siguen la convención antihoraria positiva; una entrada negativa invierte los dos movimientos.

Esto calcula movimiento, no fabrica engranajes

Solo se modela una pareja con ejes fijos y contacto ideal. No hay deslizamiento, holgura, elasticidad ni pérdidas. Los perfiles dibujados no son evolventes y no sirven para fabricar piezas. Se permite experimentar entre 4 y 120 dientes, pero algunos pares serían inviables por interferencia o geometría real.

No se calculan esfuerzos, módulo, distancia de montaje, eficiencia ni torque. Tampoco es un tren planetario: la corona de salida rota sobre un eje fijo y no hay un portador móvil.

Errores frecuentes

  • Multiplicar por Z2/Z1 al buscar la velocidad de salida: esa es la relación de reducción, no el factor de velocidad.
  • Olvidar el signo al comparar sentidos.
  • Confundir la velocidad de la animación, reducida para observar, con las rpm calculadas.

Compruébalo tú

12 dientes conducen 36 a 120 rpm. ¿Cuál es la salida externa?

−120 × 12/36 = −40 rpm. La relación de reducción es 3.

Un piñón de 20 mueve una corona de 60 a −90 rpm de entrada. ¿Qué ocurre?

La salida es −30 rpm: ambas giran en sentido horario y la corona gira tres veces más despacio.