2.1 Il dente

Le ruote dentate realizzano la trasmissione di potenza fra corpi rigidi tramite l’interazione di denti progressivamente in contatto. La circonferenza lungo la quale avviene il contatto della coppia di ruote dentate viene definita circonferenza primitiva. La distanza tra i centri delle primitive che costituiscono una coppia di ingranaggi viene chiamato interasse di funzionamento.

I denti possono avere diversi tipi di profilo. I profili più diffusi hanno la forma di una evolvente, una curva ottenuta come traiettoria di un punto appartenente ad una retta che rotola senza strisciare su una circonferenza.

Comunemente, i denti si sviluppano in direzione radiale a cavallo della superficie primitiva. Si definisce testa del dente la parte sporgente dalla superficie primitiva e compresa tra la circonferenza primitiva e la circonferenza di testa. La parte rientrante e compresa tra la circonferenza primitiva e la circonferenza di base è chiamata base del dente. Ciascuna delle superfici laterali del dente è denominata profilo. Esso è suddiviso in due porzioni dalla circonferenza di primitiva: quella esterna ad essa si chiama costa, quella posta all'interno si chiama fianco.

Il profilo di un dente (Fig.1) può essere suddiviso in due parti: si definisce addendum (h_a) la distanza presa in direzione radiale fra la circonferenza primitiva (d) e la circonferenza di testa (d_a); si definisce dedendum (h_f) la distanza, anch'essa radiale, fra la primitiva e la circonferenza di base (d_f), che delimita il dente inferiormente. La somma di queste due grandezze costituisce l'altezza del dente (h).

Viene definito passo della dentatura (p) la distanza fra due punti omologhi di due denti consecutivi, misurata lungo la circonferenza primitiva. Il vano del dente (e) è invece la lunghezza dell’arco di circonferenza primitiva compreso tra due denti consecutivi. Lo spessore del dente (s) è la lunghezza dell’arco di circonferenza primitiva limitato da un dente. Infine, la larghezza della dentatura (b) viene definita come l’ingombro assiale del dente

Affinché due ruote dentate, con raggio della primitiva pari r₁ ed r₂, ingranno correttamente, devono avere lo stesso passo p. Il passo della dentatura è quindi legato alla circonferenza primitiva tramite la seguente relazione:

dove z è il numero di denti presenti sulla ruota. Da qui, si può ricavare una grandezza fondamentale nell’utilizzo delle ruote dentate, ovvero il modulo della dentatura (m):

Poiché due ruote per ingranare correttamente tra di loro devono avere lo stesso passo (p), ne consegue che devono avere anche lo stesso modulo (m).

Il numero di denti si può anche correlare al rapporto di trasmissione (τ) tramite la seguente formula:

Altra condizione necessaria affinché due ruote dentate ingranino è che abbiano lo stesso angolo di inclinazione dell’elica. I denti della ruota motrice trasmettono ai denti della ruota condotta una spinta (F) che ha direzione tale da formare un angolo di pressione (α) con la tangente comune alle due circonferenze primitive. Il valore dell’angolo di pressione (α) influisce sul numero minimo di denti che una ruota può avere affinché l’intero profilo del dente abbia la forma di un evolvente. Gli organi di trasmissione ELESA hanno angoli di pressione pari a 20°.