Una calculadora de engranajes es un dispositivo que se utiliza para determinar la relación de engranajes para una variedad de propósitos y en una variedad de aplicaciones. Los usos de los engranajes incluyen cambiar la dirección de rotación, aumentar o disminuir la velocidad de rotación, transferir el movimiento de rotación a un eje diferente y sincronizar la rotación de dos ejes diferentes. Las máquinas, desde los relojes de pie hasta las bicicletas y los vehículos de motor, dependen de los engranajes para un funcionamiento eficiente y preciso. Generalmente, se necesita una calculadora de engranajes para determinar el tamaño y la configuración adecuados del engranaje.
Los engranajes son esencialmente ruedas en un eje y pueden interactuar a través de la fricción, las correas de conexión o los dientes. Para evitar un posible deslizamiento, que resulte en ineficiencia e inexactitud, la mayoría de los engranajes están diseñados para interactuar con dientes que deben ser idénticos en dimensión en ambos engranajes que interactúan. El uso de engranajes dentados permite calcular con precisión las velocidades de rotación al tiempo que permite ligeras diferencias en el diámetro del engranaje.
Una calculadora de engranajes aplicada a engranajes dentados solo necesita registrar y comparar el número de dientes en los engranajes respectivos para llegar a una relación de engranajes precisa. Si un engranaje más grande tiene 60 dientes y un engranaje más pequeño tiene 20 dientes del mismo tamaño, la relación se describe como 3: 1 o tres a uno. Esto significa que el engranaje más pequeño girará tres veces por cada rotación del engranaje más grande.
En un automóvil o camión, las relaciones de transmisión y diferencial determinan el tamaño de llanta más eficiente para usar en un vehículo en particular. El neumático es esencialmente el «engranaje» final provisto con fuerza de rotación en el tren de propulsión del automóvil. Si se instala una llanta más grande que el tamaño recomendado, la velocidad del vehículo puede ser mayor debido a un diámetro mayor, pero se harán mayores demandas de potencia en el motor a través del apalancamiento de los engranajes, lo que podría dañar el tren de transmisión o el motor.
Cuando se instalan llantas en un vehículo que difieren de las recomendaciones del fabricante, las millas por hora (MPH) o kilómetros por hora (KPH) indicadas en el velocímetro no serán precisas. El velocímetro está calibrado para las revoluciones por minuto (rpm) de un tamaño de neumático recomendado. Si se instala una llanta más grande, la velocidad real del vehículo será mayor que la velocidad que se ve en el velocímetro, con el potencial de exceder los límites de velocidad legales. Se puede encontrar fácilmente en línea una calculadora de marchas que calculará las variaciones de velocidad con los cambios en el tamaño de los neumáticos.
Los ciclistas son extremadamente sensibles a las diferencias en la relación de transmisión porque son la fuente de energía para sus bicicletas. Los ciclistas competitivos usan una calculadora de engranajes que generalmente incluirá datos específicos sobre la longitud de la biela, el tamaño de los neumáticos, las dimensiones de la rueda dentada delantera y trasera y las cadenas. En una bicicleta moderna, no es inusual encontrar de 18 a 21 combinaciones de marchas utilizadas para diferentes requisitos de potencia y velocidad.