Estudio comparativo inferencial de esfuerzo flexionante en engranes rectos aplicando análisis teórico e Ingeniería Asistida por Computadora

Inferential Statistics Comparative Study of Bending Stress in Spur Gears Applying Theoretical Analysis and Computer-Aided Engineering

Jorge Carro-Suárez
Universidad Politécnica de Tlaxcala, MÉXICO

Fabiola Flores-Salazar
Universidad Politécnica de Tlaxcala, MÉXICO

Irma Flores-Nava
Universidad Politécnica de Tlaxcala, MÉXICO

Recibido 13-10-2015, aceptado 08-03-2016.

Resumen

El análisis teórico de esfuerzo flexionante en engranes rectos aún depende de la aplicación de la fórmula de Lewis en conjunto con factores de corrección, cuya selección, se realiza con base en fórmulas y en la experiencia del diseñador. Sin embargo, en la actualidad, la Ingeniería Asistida por Computadora (CAE) ha evolucionado el estudio de los sistemas mecánicos con nuevas herramientas que permiten realizar y validar el análisis a través de métodos numéricos. No obstante, siempre existe la incertidumbre sobre qué método es más apropiado y preciso. El objetivo fue determinar si existen diferencias significativas en los resultados obtenidos por el análisis teórico y por CAE en el cálculo de esfuerzo flexionante para engranes rectos mediante un análisis comparativo inferencial. La metodología consistió en analizar diez casos diferentes por ambos métodos variando dos parámetros principales: el factor de sobrecarga y el tamaño del mallado. Posteriormente, se realizó un análisis de varianza y la prueba de Tukey para identificar las diferencias. Los resultados revelaron diferencias significativas (p<0.05) cuando se aplica un factor de sobrecarga alto o un mallado medio, por lo que se concluye que en casos de factores moderados y mallado fino la aplicación de ambos métodos es apropiada.

Abstract

Theoretical analysis of bending stress in spur gears still depends on the application of the Lewis formula with correction factors. This selection is made based on formulas and experience of the designer. However, at present, the Computer Aided Engineering (CAE) has evolved the study of mechanical systems with new tools that allow the analysis and validation through numerical methods. However, there is always uncertainty about which method is more appropriate and accurate. The aim of this study was to determine whether there are significant differences in the results obtained by the theoretical analysis and CAE in the calculation for bending stress of spur gears by an inferential comparative analysis. The methodology consisted of ten different cases analyzed by both methods varying two main parameters: the overload factor and mesh size. Subsequently, an analysis of variance and Tukey's test was performed to identify the differences. The results revealed significant differences (p<0.05) when it is applied either a high load factor or average mesh, so it is concluded that in cases of moderate factors and fine mesh, the application of both methods is appropriate.

Palabras clave: esfuerzo flexionante, engranes rectos, análisis comparativo, ingeniería asistida por computadora.
Index terms: bending stress, spur gears, inferential statistics, Computer-Aided Engineering.

ISO 690 reference:
Carro-Suárez, Jorge; Flores-Salazar, Fabiola; Flores-Nava, Irma, 2016, Estudio comparativo inferencial de esfuerzo flexionante en engranes rectos aplicando análisis teórico e Ingeniería Asistida por Computadora, Científica, Revista Mexicana de Ingeniería Electromecánica y de Sistemas, vol. 20, no. 2, ISSN 2594-2921, DOI: https://doi.org/10.46842/ipn.cien.v20n2a06