Ingranaggio

Un ingranaggio è un accoppiamento cinematico costituito da due o più ruote dentate le cui dentature ingranano tra loro per trasmettere potenza meccanica (coppia e velocità angolare) da un albero motore a un albero condotto, senza slittamenti macroscopici. La ruota più piccola è convenzionalmente detta pignone, la più grande corona.

Il profilo geometrico dei denti più diffuso in ingegneria è il profilo ad evolvente di cerchio. Questo profilo garantisce che, anche in presenza di lievi variazioni dell’interasse tra i due alberi (dovute a tolleranze o deformazioni termiche), il rapporto di trasmissione $\tau$ si mantenga rigorosamente costante, assicurando una marcia fluida e priva di vibrazioni urto.

Il rapporto di trasmissione è definito dal rapporto tra la velocità angolare della ruota condotta ($\omega_2$) e quella della ruota motrice ($\omega_1$), ed è inversamente proporzionale al numero di denti ($z$) e al diametro primitivo ($d$):

$$\tau = \frac{\omega_2}{\omega_1} = \frac{z_1}{z_2} = \frac{d_1}{d_2}$$

Se $\tau < 1$ (il pignone muove la corona), l’ingranaggio agisce come un riduttore: abbassa la velocità di rotazione ma moltiplica (idealmente della stessa proporzione) la coppia trasmessa all’albero condotto ($C_2 \approx C_1 / \tau$). Questo è vitale nei cambi automobilistici o industriali, dove i motori girano a regimi elevatissimi ma le ruote o i carichi richiedono coppie enormi a bassa velocità.

Gli ingranaggi si classificano in base alla disposizione degli alberi: cilindrici a denti dritti o elicoidali (alberi paralleli), conici (alberi incidenti) o vite senza fine (alberi sghembi ortogonali).