1. BAB I
PENDAHULUAN
1
1.1 Latar Belakang
Perguruan Tinggi merupakan salah satu alat penunjang potensial untuk
menghasilkan enginer yang ahli dan profesional. Untuk mencapai sasaran ini
diperlukan kurikulum yang baik, agar terbentuk hubungan yang sinergi antara
lembaga pendidikan dan dunia industri yang terkait. Tugas Elemen Mesin merupakan
salah satu latihan yang baik bagi mahasiswa agar dapat mengaplikasikan ilmu yang
telah diperolehnya ke dalam bentuk suatu analisis dari suatu peralatan. Selain untuk
menambah wawasan mahasiswa, tugas ini dapat menjadi tantangan tersendiri bagi
mahasiswa dalam menguji keseriusannya dalam menempuh pendidikannya di
perguruan tinggi ini.
Proses perancangan telah ada sejak manusia diciptakan, karena sifat manusia
yang ingin mudah dalam menjalani hidupnya dan pada dasarnya proses perancangan
memang ditujukan untuk memudahkan manusia untuk memenuhi kebutuhannya.
Proses perancangan sangat banyak kelompoknya, bisa dikatakan tidak terbatas, sesuai
dengan kebutuhan manusia yang tidak pernah puas dengan apa yang ada. Sebagai
mahasiswa teknik mesin sudah pasti harus bisa merancang sesuatu yang bisa
memudahkan untuk memenuhi kebutuhan yang tentu berkaitan dengan bidangnya.
2. Recognition of need
Definition of problem
Synthesis
Analysis and optimization
Evaluation
Presentation
Tapi untuk merencanakan sesuatu yang dapat memudahkan untuk memenuhi
kebutuhan bukan hal yang mudah, apalagi di zaman sekarang ini yang bisa dikatakan
segalanya telah ada tetapi manusia tidak pernah puas dan ingin lebih mudah lagi.
Untuk sampai pada hasil rancangan harus melalui proses yang rumit dan panjang.
Di zaman sekarang ini yang segalanya sudah tersedia, proses perancangan
dapat dipermudah. Dengan berbagai organisasi yang mengeluarkan standar-standar
tertentu untuk bermacam-macam elemen mesin, para perancang tidak perlu membuat
keseluruhan elemen mesin yang akan digunakan dalam rancangannya. Tetapi yang
sulit bagi para perancang adalah proses pemilihan elemen mesin yang tepat, yang
dapat memenuhi persyaratan si perancang itu sendiri.
Dalam perancangan mesin kali ini , mencoba mengangkat permasalahan
tentang Gearbox. Gearbox merupakan salah satu komponen dari suatau mesin yang
berupa rumah untuk roda gigi. Komponen ini harus harus memiliki kontruksi yang
tepat agar dapat menempatkan poros – poros roda gigi pada sumbu yang benar
sehingga roda gigi dapat berputar dengan baik. Maka dari itu dengan sedikit mungin
2
Iteration
3. gesekan yang terjadi. Selain harus memilki konstruksi yang tepat, terdapat beberapa
kriteria yang dapat dipenuhi oleh komponen ini yaitu dapat meredam getaran yang
timbul akibat putaran dan gesekan pada roda gigi.
Dari kesulitan konstruksi yang disyaratkan dan pemenuhan kriteria yang
dibutuhkan, maka kami bermaksud membuat produk tersebut sebagai objek
3
perancangan tugas elemen mesin.
Pembuatan produk tersebut dengan memperhatikan spesifikasi yang diinginkan.
1.2 Batasan Masalah
Penulis akan membatasi pembahasan hanya sampai memperhitungkan aspek
mekanika saja dan terbatas kepada komponen-komponen mesin yang telah dipelajari
pada mata kuliah elemen mesin I. Sedangkan aspek-aspek yang lainnya yang akan
dibahas secara sekilas saja. Dalam laporan tugas elemen mesin I ini penulis
membatasi permasalahan hanya pada perhitungan beberapa komponen pada roda gigi.
Metode pengukuran yang kami pilih sangat sederhana, dengan menghitung kembali
roda gigi dengan melihat spesifikasi pada kendaraan bermotor.
1.3 Tujuan
Adapun tujuan dari mata kuliah ini adalah sebagai berikut :
1. Mengenal beberapa komponen mesin beserta beban utamanya.
2. Memahami tahap – tahap perancangan roda gigi.
3. Mampu membuat gambar sket dan gambar teknik dari komponen yang
dirancang.
4. Menentukan variable yang akan dittemukan di lapangan.
4. 1.4 Sistematika Penulisan dan Pembahasan
Dalam laporan ini penulis melakukan pembahasan secara sistematis dengan
4
sistematika sebagai berikut:
Bab I berisi tentang latar belakang desain, batasan masalah beserta tujuan penulis
dalam mengerjakan tugas elemen mesin.
Bab II berisi tentang teori dasar tentang komponen-komponen padr roda gigi.
Bab III berisi perhitungan roda gigi pada kendaraan bermotor sesuai spesifikasi yang
telah di pilih pda tipe kendaraan.
Bab IV berisi tentang hasil dan analisa roda gigi.
Bab V berisi tentang kesimpulan hasil perhitungan dan analisis roda gigi. Di samping
itu laporan ini juga membuat beberapa lampiran yang berisikan tentang gambar
teknik dan tabel – tabel yang diperlukan data perancangan roda gigi.
5. BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Rodagigi digunakan untuk mentransmisikan daya besar dan putaran yang
tepat. Rodagigi memiliki gigi di sekelilingnya, sehingga penerusan daya dilakukan
oleh gigi-gigi kedua roda yang saling berkait. Rodagigi sering digunakan karena
dapat meneruskan putaran dan daya yang lebih bervariasi dan lebih kompak daripada
menggunakan alat transmisi yang lainnya, selain itu rodagigi juga memiliki beberapa
kelebihan jika dibandingkan dengan alat transmisi lainnya, yaitu :
Sistem transmisinya lebih ringkas, putaran lebih tinggi dan daya yang
5
besar.
Sistem yang kompak sehingga konstruksinya sederhana.
Kemampuan menerima beban lebih tinggi.
Efisiensi pemindahan dayanya tinggi karena faktor terjadinya slip
sangat kecil.
Kecepatan transmisi rodagigi dapat ditentukan sehingga dapat
digunakan dengan pengukuran yang kecil dan daya yang besar.
Rodagigi harus mempunyai perbandingan kecepatan sudut tetap antara dua
poros. Di samping itu terdapat pula rodagigi yang perbandingan kecepatan sudutnya
dapat bervariasi. Ada pula rodagigi dengan putaran yang terputus-putus. Dalam teori,
rodagigi pada umumnya dianggap sebagai benda kaku yang hampir tidak mengalami
perubahan bentuk dalam jangka waktu lama.
6. 6
2.1 Klasifikasi Rodagigi
Rodagigi diklasifikasikan sebagai berikut :
Menurut letak poros.
Menurut arah putaran.
Menurut bentuk jalur gigi
2.1.1 Menurut Letak Poros
Menurut letak poros maka rodagigi diklasifikasikan seperti tabel berikut :
Letak Poros Roda Gigi Keterangan
Roda Gigi dengan
Poros Sejarar
Roda gigi Lurus
Roda gigi Miring
Roda gigi Miring Ganda
Klasifikasi atas dasar
bentukalur gigi
Roda gigi dengan
poros berpotongan
Roda gigi kerucut lurus
Roda gigi kerucut spiral
Roga gigi kerucut zerol
Roda gigi kerucut miring
Roda gigi miring ganda
Klasifikasi atas dasar
bentuk jalur gigi
Rodagigi permukaan dengan poros
Berpotongan
Rodagigi dengan poros
berpotongan berbentuk
istimewa
Rodagigi miring silang
Batang gigi miring silang
Kontak gigi
Gerak lurus dan berputar
Rodagigi
dengan poros
Rodagigi cacing silindris
Rodagigi cacing selubung ganda
5
7. silang Rodagigi cacing samping
Rodagigi hiperboloid
7
Rodagigi hipoid
Rodagigi permukaan silang
2.2.2 Menurut arah putaran
Menurut arah putarannya, rodagigi dapat dibedakan atas :
Rodagigi luar ; arah putarannya berlawanan.
Rodagigi dalam dan pinion ; arah putarannya sama
2.2.3 Menurut bentuk jalur gigi
Berdasarkan bentuk jalur giginya, rodagigi dapat dibedakan atas :
2.2.3.1 Rodagigi Lurus
Rodagigi lurus digunakan untuk poros yang sejajar atau paralel. Dibandingkan
dengan jenis rodagigi yang lain rodagigi lurus ini paling mudah dalam proses
pengerjaannya (machining) sehingga harganya lebih murah. Rodagigi lurus ini cocok
digunakan pada sistim transmisi yang gaya kelilingnya besar, karena tidak
menimbulkan gaya aksial.
8. 8
Gambar 2.1 Rodagigi Lurus
Ciri-ciri rodagigi lurus adalah :
1. Daya yang ditransmisikan < 25.000 Hp
2. Putaran yang ditransmisikan < 100.000 rpm
3. Kecepatan keliling < 200 m/s
4. Rasio kecepatan yang digunakan
Untuk 1 tingkat ( i ) < 8
Untuk 2 tingkat ( i ) < 45
Untuk 3 tingkat ( i ) < 200
( i ) = Perbandingan kecepatan antara penggerak dengan yang
digerakkan
5. Efisiensi keseluruhan untuk masing-masing tingkat 96% - 99%
tergantung disain dan ukuran.
Jenis-jenis rodagigi lurus antara lain :
9. 9
1. Rodagigi lurus (external gearing)
Rodagigi lurus (external gearing) ditunjukkan seperti gambar 2.2. Pasangan rodagigi
lurus ini digunakan untuk menaikkan atau menurunkan putaran dalam arah yang
berlawanan.
Gambar 2.2 Rodagigi Lurus Luar
2. Rodagigi dalam (internal gearing)
Rodagigi dalam dipakai jika diinginkan alat transmisi yang berukuran kecil dengan
perbandingan reduksi besar.
3. Rodagigi Rack dan Pinion
Rodagigi Rack dan Pinion (gambar 2.3) berupa pasangan antara batang gigi dan
pinion rodagigi jenis ini digunakan untuk merubah gerakan putar menjadi lurus atau
sebaliknya.
10. Gambar 2.3 Rodagigi Rack dan Pinion
10
4. Rodagigi permukaan
Rodagigi lurus permukaan (gambar 2.4) memiliki dua sumbu saling berpotongan
dengan sudut sebesar 90°.
Gambar 2.4 Roda gigi permukaan.
2.2.3.2 Roda gigi Miring
Roda gigi miring hampir sama dengan roda gigi lurus, tetapi dalam pengoprasiannya
roda gigi lurus lebih lembut dan tingkat kebisingannya rendah perkontakan antara
gigi lebih dari 1.
11. 11
Gambar 2.5 Roda gigi miring
Ciri – cirri roda gigi mirng :
Arah gigi membentuk sudut terhadap poros.
Distribusi beban sepanjang garis kontak tidak uniform
Kemampuan pembebanan lebih besar dari roda gigi lurus
Gaya aksial lebih besar sehingga memerlukan bantalan aksial dan roda gigi
yang kokoh.
Jenis – jenis roda gigi miring antara lain ;
1. Roda Gigi Miring Biasa
Gambar 2.6 Roda gigi Miring Biasa
12. 12
2. Roda Gigi Miring Silang
Gambar 2.7 Roda gigi Miring Silang
3. Roda gigi Miring Ganda
Gambar 2.8 Roda gigi Miring Ganda
4. Roda gigi Mirirng Bersambung
Gambar 2.9 Roda gigi mirirng Bersambung
13. 13
2.2.3.3 Roda gigi Kerucut
Roda gigi kerucut digunakan untuk mentransmisikan 2 buah poros yang saling
berpotongan.
Gambar 2.10 Roda gigi Kerucut
Jenis – jenis roda gigi kerucut :
1. Roda gigi lurus kerucut
14. 14
Roda gigi kerucut miring
Gambar 2.11 Roda gigi kerucut miring
2. Roda gigi kerucut Spiral
Gambar 2.12 Roda gigi Kerucut Spiral
3. Roda gigi Kerucut hypoid
Gambar 2.13 roda gigi kerucut hypoid
15. 15
2.2.3.4 Roda gigi Cacing
Ciri-ciri roda gigi cacing adalah :
1. Kedua sumbu saling bersilang dengan jarak sebesar a, biasanya sudut yang
dibentuk kedua sumbu sebesar 90o.
2. Kerjanya halus dan hampir tanpa bunyi
3. Umumnya transmisi tidak dapat dibalik untuk menaikan putaran dari roda
cacing ke cacing (mengunci sendiri).
4. Perbandingan reduksi dapat dibuat sampai 1 : 150.
5. Kapasitas beban yang besar dimungkinkan karena kontak beberapa gigi
biasanya 2 sampai 4.
6. Roda gigi cacing efisiensinya sangat rendah, terutama jika sudut kisarannya
kecil.
Batasan roda gigi cacing adalah :
a) Kecepatan roda gigi cacing maksimun 40.000 rpm
b) Kecepatan keliling roda gigi cacing maksimum 69 m/s
c) Tosi maksimun roda gigi cacing adalah 70.000 m kgf
d) Gaya keliling roda gigi cacing maksimum 80.000 kgf
e) Diameter roda gigi cacing maksimum 2 m
f) Daya maksimum 1.400 Hp
Peningkatan pemakaian roda gigi cacing seperti pada gambar 2.15 dibatasi pada nilai
i antara 1 sampai dengan 5 , karena dengan ini dapat mentransmisikan daya yang
besar dengan efisiensi yang tinggi dan selanjutnya hubungan seri dengan salah satu
16. tingkat roda gigi lurus sebelum atau sesudahnya untuk dapat mendapat reduksi yang
lebih besar dengan efisiensi yang lebih baik.
16
Gambar 2.15 Roda gigi Cacing.
Pemakaian dari roda gigi cacing meliputi : gigi reduksi untuk semua transmisi samapi
daya 1.400 HPDiantaranya pada lift, motor Derek, untuk mesiln tekstil, rangkakaian
kemudi kapal, mesin bor vertikal, mesin frais dan juga untuk berbagai sistem kemudi
kendaraan.
Adapun frofil dari roda gigi cacing ditunjukan seperti pada gambar 2.16 :
Gambar 2.16 profil roda gigi cacing
1. N-worm atau A-worn
Gigi cacing yang punya profil trapozidal dalam bagian normal dan bagian aksial,
diproduksi dengan menggunakan mesin bubut dengan pahat yang berbentuk
trapezium, serta tanpa proses penggrindaan.
2. E – worn
Gigi cacing yang menunjukan involut pada gigi miring dengan antara 87o sampai
dengan 45o.
17. 17
3. K-worn
Gigi cacing yang dipakai untuk perkakas pahat mempunyai bentuk trapezoidal,
menunjukan dua kerucut.
4. H- worn
Gigi cacing yang dipakai untuk perkakas pahat yang berbentuk cembung .
Tipe – tipe yang perpenggerak roda gigi cacing antara lain :
a. Cylindrical worm gear dengan pasangan gigi globoid.
Gambar 2.17 Cylindical Worm Gear dengan pasangan Gigi Globoid.
b. Globoid worm gear dipasangkan dengan roda gigi lurus.
Gambar 2.18 Globoid worm drive dipasangkan roda gigi lurus.
c. Globoid worm drive dipasangkan dengan roda gigi globoid.
18. Gambar 2.19 worm drive dipasangkan dengan roda gigi floboid
d. Roda gigi cacing krucut dipasangkan dengan roda gigi kerucut globoid yang
dinamai dengan roda gigi spiroid (gambar 2.20)
Gambar 2.20 Roda gigi cacing krucut dipasangkan dengan roda gigi kerucut
18
globoid.
19. 2.3 perbandigan putaran dan perbandingan Roda gigi
Jika putaran roda gigi yang berpasangan dinyatakan dengan n1 (rpm) pada poros
penggerak dan n2 (rpm) pada poros yang digerakkan, diameter lingkaran jarak bagi d1
(mm) dan d2 (mm) dan jumlah gigi z1 dan z2 , maka perbandingan putaran u adalah :
19
U=
푛1
푛2
=
푑1
푑2
=
푚 .푧1
푚 .푧2
=
푧1
푧2
=
1
푖
=
푧1
푧2
= i
Harga I adalah perbandingan antara jumlah gigi pada roda gigi dan pinion, dikenal
juga sebagai perbandingan transmisi atau perbandingan roda gigi. Perbandingan ini
dapat sebesar 4 sampai 5 dalam hal roda gigi lurus standar, dan dapat diperbesar
sampai 7 dengan perubahan kepala. Pada roda gigi miring ganda dapat sampai 10.
Jarak sumbu poros alumunium (mm) dan diameter lingkaran jarak bagi d1 dan d2
(mm) dapat dinyatakan sebagai berikut :
훼 =
(푑1+푑2)
2
=
푚 (푧1+푧2)
2
d1 =
2 푎
푖+1
d2 =
2 푎 .푖
푖 +1
20. 20
2.4 Nama-nama Bagian Roda gigi
Berikut beberapa buah istilah yang perlu diketahui dalam perancangan roda gigi yang
perlu diketahui yaitu :
1. Lingkaran pitch (pitch circle)
Lingkaran khayal yang menggelinding tanpa terjadinya slip. Lingkaran ini merupakan
dasar untuk memberikan ukuran-ukuran gigi seperti tebal gigi, jarak antara gigi dan
lain-lain.
2. Pinion
Roda gigi yang lebih kecil dalam suatu pasangan roda gigi.
3. Diameter lingkaran pitch (pitch circle diameter)
Merupakan diameter dari lingkaran pitch.
4. Diameter pitch
Jumlah gigi persatuan pitch diameter.
5. Jarak bagi lingkar (circular pitch)
Jarak sepanjang lingkaran pitch antara profil dua gigi yang berdekatan atau
keliling lingkaran pitch dibagi dengan jumlah gigi, secara formula dapat ditulis :
6. Modul (module)
Perbandingan antara diameter lingkaran pitch dengan jumlah gigi.
7. Adendum (dedendum)
Jarak antara lingkaran kepala dengan lingkaran pitch dengan lingkaran pitch
diukur dalam arah radial.
8. Dedendum (dedendum)
Jarak antara lingkaran pitch dengan lingkaran kaki yang diukur dalam arah radial.
21. 21
9. Working Depth
Jumlah jari-jari lingkaran kepala dari sepasang roda gigi yang berkontak
dikurangi dengan jarak poros.
10. Clearance Circle
Lingkaran yang bersinggungan dengan lingkaran addendum dari gigi yang
berpasangan.
11. Pitch point
Titik singgung dari lingkaran pitch dari sepasang roda gigi yang berkontak yang
juga merupakan titik potong antara garis kerja dan garis pusat.
12. Operating pitch circle
Lingkaran-lingkaran singgung dari sepasang roda gigi yang berkontak dan jarak
porosnya menyimpang dari jarak poros yang secara teoritis benar.
13. Addendum circle
Lingkaran kepala gigi yaitu lingkuran yang membatasi gigi.
14. Dedendum circle
Lingkaran kaki gigi yaitu lingkaran yang membatasi kaki gigi.
15. Width of space
Tebal ruang antara roda gigi diukur sepanjang lingkaran pitch.
16. Sudut tekan (pressure angle)
Sudut yang dibentuk dari garis normal dengan kemiringan dari sisi kepala gigi.
17. Kedalaman total (total depth)
Jumlah dari addendum dan dedendum.
18. Tebal gigi (tooth thickness)
22. Lebar gigi diukur sepanjang lingkaran pitch.
22
19. Lebar ruang (tooth space)
Ukuran ruang antara dua gigi sepanjang lingkaran pitch.
20. Backlash
Selisih antara tebal gigi dengan lebar ruang.
21. Sisi kepala (face of tooth)
Permukaan gigi diatas lingkaran pitch.
22. Sisi kaki(flank of tooth)
Permukaan gigi dibawah lingkaran pitch.
23. Puncak kepala (top land)
Permukaan dipuncak gigi.
24. Lebar gigi (face width)
Kedalaman gigi diukur sejajar sumbunya.
23. BAB III
PERHITUNGAN RODA GIGI
23
3.1 Menentukan Ukuran Roda Gigi
Untuk merancang roda gigi yang mamapu mentransmisikan daya maksimum
sebesar 104 ps pada putaran 6000 rpm. Pada mobil “Bus HINO R260
RK8JSKA-NHJ
dan direncanakan menggunakan roda gigi miring:
Hal – hal yang direncanakan diantara lain:
Sudut miring , = 25°
Sudut tekanan, = 20°
Jarak sumbu poros, a = 100 mm
Muodul (m) = 3
Perbandingan transmisi :
I1 = 3,769
I2 = 2,045
I3 = 1,376
I4 = 1,000
I5 = 0,838
24. 24
Gigi mundur : R = 4,128
Karena dasar dalam perencanaan roda gigi itu perbandingan kecepatan atau
perbandingan transmisi (I), yaitu perbandingan lingkungan jarak roda gigi yang satu
dengan jumlah gigi yang ke dua.
Perhitungan Transmisi 1
Menghitung jarak lingkaran sementara , d1
d1¹ =
2.푎
1+푖
d2¹ =
2 .푎 ,푖
1+푖
=
2 푥 100
1+3,769
=
2푥100푥 3,769
1+3,769
= 42 mm = 158 mm
d1¹ = 22 mm d2¹ = 158 mm
Jumlah gigi, (z) :
Z1 =
d1¹
푚
Z2 =
d2²
푚
=
42
3
=
158
3
= 14 gigi = 53 gigi
25. 25
Dimensi roda gigi
o Diameter tusuk , Dt:
Dt1 = m ∙ z1 Dt2 = m ∙ z²
= 3 x 14 = 3 x 53
= 42 mm = 159 mm
o Diameter kepala, Dk:
Dk1 = m (z1+2) Dk2 = m (z2+2)
= 3 (14+2) = 3 (53+2)
= 48 mm = 165 mm
o Diameter kaki , Df :
Df¹ = m (Z1-2) Df² = m (Z2-2)
= 3 (14-2) = 3 (53-2)
= 36 mm = 153 mm
26. 26
Perhitungan Transmisi 2
Diameter jarak lingakaran sementara, d1:
d1¹ =
2.푎
1+푖
d21 =
2 ∙푎 ∙푖
1+푖
=
2푥 100
1+2,045
=
2푥 100 푥 2,045
1+2,045
= 66 mm = 134 mm
Jumlah gigi , z:
Z1 =
d1¹
푚
Z2 =
d2²
푚
=
66
3
=
134
3
= 22 gigi = 45 gigi
Dimensi roda gigi:
o Diameter tusuk, Dt :
Dt1 = m ∙ Z1 Dt2 = m ∙ Z2
= 3 x 22 = 3 x 45
= 66 mm = 135 mm
o Diameter kepala, Dk :
Dk1 = m ∙ (Z1 + 2) Dk2 = m ∙ (Z2+ 2)
= 3 x (22 + 2 ) = 3 x (45 +2)
27. = 72 mm = 225 mm
27
o Diameter kaki , Df :
Dk1 = m (Z1-2) Dk2 = m (Z2-2)
= 3 (22 – 2 ) = 3 (45 -2)
= 60 mm = 129 mm
Perhitungan Transmisi 3
Menghitung jarak lingkaran sementara , d1 :
d1¹=
2.푎
1+푖
d21 =
2 ∙푎 ∙푖
1+푖
=
2푥 100
1+1,376
=
2 푥100푥 3,076
1+1,376
= 84 mm = 115 mm
Jumlah gigi, z :
Z¹=
d1¹
푚
z2 =
d2²
푚
=
84
3
=
115
3
= 28 gigi = 38 gigi
Diamater roda gigi :
o Diameter tusuk, Dt:
Dt1 = m ∙ z1 Dt2 = m ∙ z2
28. = 3 x 28 = 3 x 38
= 84 mm = 114 mm
28
o Diameter kepala, Dk:
Dk1 = m ∙ (z1 + 2) Dk2 = m ∙ (z2+2)
= 3 x (28 + 2 ) = 3 x (38 + 2)
= 90 mm = 120 mm
o Diameter kaki, Df :
Dk1 = m (Z1-2) Dk2 = m (Z2-2)
= 3 x (28 – 2 ) = 3 x (38 -2)
= 78 mm = 108 mm
Perhitungan Transmisi 4
Menghitung jarak lingkaran sementara , d1 :
d1¹ =
2.푎
1+푖
d2
1 =
2 ∙푎 ∙푖
1+푖
=
2 ∙100
1+1,000
=
2 푥100푥 1,000
1+1,000
= 100 mm = 100 mm
Jumlah gigi, z :
Z¹ =
d1¹
푚
z2 =
d2²
푚
29. 29
=
100
3
=
100
3
= 33 gigi = 33 gigi
Diameter roda gigi :
o Diameter tusuk, Dt:
Dt1 = m ∙ z1 Dt2 = m ∙ z2
= 3 x 33 = 3 x 33
= 99 mm = 99 mm
o Diameter kepala, Dk:
Dk1 = m ∙ (z1 + 2) Dk2 = m ∙ (z2+2)
= 3 x ( 33 + 2 ) = 3 x ( 33+ 2)
= 105 mm = 105 mm
o Diameter kaki, Df:
Dk1 = m (Z1-2) Dt2 = m (Z2-2)
= 3 x (33 – 2 ) = 3 x (33-2)
= 93 mm = 93 mm
30. 30
Menghitung transmisi 5
Menghitung jarak lingkaran sementara , d1 :
d1¹ =
2.푎
1+푖
d2² =
2 ∙푎 ∙푖
1+푖
=
2 푥 100
1+0,838
=
2 푥100푥 0,838
1+0,838
= 108,81 mm = 91,18 mm
Jumlah gigi, z :
Z¹ =
d1¹
푚
z² =
d2²
푚
=
109
3
=
91
3
= 36gigi = 30 gigi
Diameter roda gigi :
o Diameter tusuk, Dt:
Dt¹ = m ∙ z1 Dt² = m ∙ z2
= 3 x 36 = 3 x 30
= 108 mm = 90 mm
o Diameter kepala, Dk:
31. Dk¹ = m ∙ (z1 + 2) Dk² = m ∙ (z2+2)
= 3 x (36 + 2 ) = 3 x ( 30+ 2)
= 114mm = 96 mm
31
o Diameter kaki, Df:
Df¹ = m (Z1-2) Df² = m (Z2-2)
= 3 x (36 – 2 ) = 3 x (30 -2)
= 102 mm = 84 mm
Tabel 3.1 Tabel Dimensi Roda Gigi
Transmisi
Z1
(gigi)
Z2
(gigi)
Dt1
(mm)
Dt2
(mm)
Dk1
(mm)
Dk2
(mm)
Df1
(mm)
Df2
(mm)
1 14 53 42 159 48 165 36 153
2 22 45 66 135 72 225 60 129
3 28 38 84 114 90 120 78 108
4 33 33 99 99 105 105 93 93
5 36 30 108 90 114 96 102 84
3.2 Menentukan jarak sumbu poros pada roda gigi
Jarak sumbu poros pada roda gigi adalah perbandingan antara jumlah dari
diameter jarak bagi lingkaran pada roda gigi di bagi 2:
=
푑푡1+푑푡2
2
=
42+159
2
32. 32
= 101 mm
3.3 Perencanaan Roda Gigi mundur
Hasil pengukuran dan pengamatan spesifikasi mesin adalah sebagai berikut :
Putaran motor (ni) = 6000 rpm
Daya (N1) = 104 ps
Ratio roda pada gigi mundur (ir) = 4,128
Ratio roda pada gigi final (ifg) = 4,875
Material = Baja St 70.11
Sudut tekanan normal = 20° (standart ISO )
o = 0 (untuk roda gigi lurus)
o =
0.35 ∙퐾퐷 ∙푖
퐶푠 ∙푆퐺∙(1+푖)
=
0,35 푥 0,625 푥 4,128
1,5 푥 0,8 (1+4,128)
= 0,1467 kgf / mm²
3.3.1 Diameter Refrensi
Diameter refrensi pertama pada poros penggerak (poros 1 ) ditentukan dengan
persamaan:
33. 33
db ≤ 113 √
푑푏 . 1 .푁1
푏.푛1.훽푧푢푙
3
db ≤ 113 √
1 푥 104
0,5 푥 6000 푥 0,1467
3
db1 = 69,861 mm
db1 = 70 mm
V =
휋.퐷.푛
60 푥 10³
=
3,14 푥 69,861 푥 6000
60 푥 10³
= 21,93 m/s
Diameter refrensi roda gigi yang kedua:
db2 = ir. db1= 4,128 x 69,861 = 288,38 mm
db3 = ifg . db2 = 4,875 x 69,861 = 340,57 mm
3.3.2 Diameter Jarak Bagi
Dianggap tidak ada factor korigasi (X1=X2=0) sehingga diameter jarak bagi (d)
sama dengan diameter refrensinya.
dq1 = db1 = 69,861 mm
dq2 = db2 = 288,38 mm
dq3 = db3 = 340,57 mm
3.3.3 Jumlah gigi
Jumlah gigi roda gigi 1 dipilih :
34. 34
Z1=
2 푎
(1+푖푟).푚
=
2 푥 100
(1+4,128) 푥 3
= 13
Jumlah gigi roda gigi 2 dipilih :
Z2=ir . z1
= 4,128 x 13 = 53,664 = 54
Jumlah gigi roda gigi 3 dipilih :
Z3 = ifg . z1
= 4,875 x 13 = 63,375 = 63
3.3.4 Modul
Modul ini ditentukan dengan persamaan:
m = =
푑표1
푧1
= =
푑표2
푧2
= =
69,861
13
= 5,373 = 5
3.3.5 Lebar Gigi
W = b . db1 = 0.5 x 69,861 = 34, 930 mm = 35 mm
3.3.6 Tinggi Kepala dan Tinggi Gigi
Berdasarkan DIN 867 (tabel 21/5)
hk/m = 1 dan hf / m = 1,1 – 1,3
Tinggi kepala sama dengan modul :
hk = m = 5,373 mm
Tinggi kepala pasangan roda gigi dipilih sama :
hk1 = hk2
35. Tinggi kaki dipilih sebesar , 1,25 mm:
35
hf1 = 1,25 x 5,373 = 6,716 mm
Tinggi kakai pasangan roda gigi adalah :
hf1 = hf2 = hf = 6,716 mm
3.3.7 Diamater Lengkungan Kepala :
Untuk roda gigi 1 :
dk1 = do1+ 2hk1 = 69,861 + (2 x 5,373)= 80,60 mm
Untuk roda gigi 2 :
dk2 = do2 + 2hk2 = 288,38 + (2 x 5,373) = 299,12 mm
Untuk roda gigi 3 :
dk3 = do3 + 2hk3 = 340,57 + (2 x 5,373) = 351,31 mm
3.3.8 Diamater lingkaran Kaki :
Untuk roda gigi 1 :
dk1 = do1 - 2hk1 = 69,861 - (2 x 5,373) = 59 mm
Untuk roda gigi 2 :
dk2 = do2 - 2hk2 = 288,38 - (2 x 5,373) = 277,63 mm
Untuk roda gigi 3 :
dk3 = do3 - 2hk3 = 340,57 - (2 x 5,373) = 329,82 mm
3.3.9 Jarak Pusat
Jarak pusat ditentukan dengan :
= 0,5 (db1 + db2) = 0,5 (69,861 + 288,38) = 179,12 mm
36. 36
3.3.10 Jarak Bagi
Jarak bagi ditentukan :
t0= . m = 3,14 x 5,373 = 16,87 mm
Kekuatan gigi
Untuk penghitungan kekuaatan gigi digunakan dua metode yang paling dasar
pada perhitungan dan diutamakan pada kekuatan terhadap lenturan dan tekanan pada
permukaan gigi. Kedua metode ini merupakan metode perencanaan menurut standart.
Untuk melakukan perencanaan roda gigi perlu diketahiu seperti hal- hal berikut
ini :
o Bahan Pinyon S45C dengan :
Kekuatan tarik b : 58 (N/mm2)
Kekuatan permukaan sisi gigi , Hb : 198
Tegangan lenturan yang diizinkan al: 30 N/mm2
Misalkan faktor tegangan kontak diambil antara baja dengan kekrasan (200Hb)
dengan besi cor maka Hk : 0,079 N/mm2.
Maka perhitungan dapat dilakukan sebagai berikut :
Transmisi 1
Z1 =14
Y1 = 0,276
Z2 = 53
Y2 = 0.408
(0,421−0,408)푥 1
10
= 0,409
Kecepatan
V =
휋 . 푑푡 .푛
1000 푥 60
37. 37
=
3,14 푥 42 푥 6000
1000 푥 60
= 13,18 m/s
Gaya tangensial
ft =
102 푥 푝
푣
=
102 푥 104
13,18
= 804, 85 N
Faktor dinamis
Fv =
6
6+푣
=
6
6+13,18
= 0,31
Beban lentur yang diizinkan persatuan lebar
F1b1 = a1 .m .Y1 .fv
= 30 x 3 x 0,276 x 0,31
= 7,70 N/m
F2b2 = a1 .m .Y2 .fv
= 30 x 3 x 0,409 x 0,31
= 11,41 N/m
Beban permukaan yang diizinkan persatuan lebar
2 .z2
z1+z2
F1H = Fv .kH .dt1 .
= 0,31 x 0,079 x 42 x
2 x 53
7 + 53
48. 2 22 45 20,70 511,96 0,54 15,92 19,29 3,78
3 28 38 26,37 402,27 0,51 16,06 17,57 3,89
4 33 33 31,08 341,31 0,49 15,83 15,83 3,83
5 36 30 33,91 312,82 0,48 16,07 15,46 3,72
BAB V
KESIMPULAN
48
5.1 Kesimpulan
Penulis menyimpulkan bahwa fungsi roda gigi adalah meneruskan daya dari
putaran mesin ke roda. Dengan adanya perbedaan roda gigi antara transmisi 1 dengan
yang lainnya maka gaya yang dihasilkan dan kecepatan yang dihasilkan berbeda
beda. Apabila dilihat dari pergesekan atau hubungan antara roda gigi 1 dengan yang
lainnya maka dapat dipastikan perpindahan roda gigi akan sangat kasar, oleh karena
itu maka diperlukan sinkroniser ring yang berfungsi untuk memperhalus perpindahan
roda gigi, dan biasanya bahan dari sinkroniser ring terbuat dari bahan kuningan.
Dengan melihat hasil yang sudah didapat :
Efisiensi max pada mobil “Bus HINO R260 RK8JSKA-NHJ
- ” adalah 87,84 % dengan besarnya efisiensi ini berarti perhitungan ini sudah
dapat digunakan.
5.2 Saran
49. Untuk transmisi 5 agar mendapatkan kecepatan yang lebih tinggi maka Z1 bisa
49
diperbesar dan Z2 diperkecil
DAFTAR PUSTAKA
Modul Kuliah, Elemen Mesin II, Universitas Darma Persada, Jakarta
George H. Martin, Kinematika dan Dinamika Teknik, Edisi II, Erlangga, Jakarta,
1984
G. Neiman, Elemen Mesin, Erlangga Jakarta, 1986
Sularso.Ir. MSME, Elemen Mesin, PT. Pradya Paramita, Jakarta 1997
50. 50
LAMPIRAN
Berdasarkna bahan yang akan kita gunakan untuk tegangan lentur yang
diizinkan pada roda gigi transmisi adalah baja karbon untuk konstruksi mesin dan
tingkat kekuatan bahan yang kita pilih S 35 C .
Kelompok Bahan Lambang
Bahan
Kekuatan Tarik
b (kg /mm2)
Kekerasan (brinel)
Hb
Tegangan Lentur
yang diizinkan
Besi Cor FC 15
FC 20
FC 25
FC 30
15
20
25
30
140-160
160-180
180-240
190-240
7
9
11
13
Baja Cor SC 42
SC 46
SC 49
42
46
49
140
160
190
12
19
20
Baja Karbon Untuk
Konstrusi Mesin
S 25 C
S 35 C
45
53
123-183
149-207
21
26
51. S 45 C 58 167-229 30
51
Baja Paduan dengan
Pengerasan Kulit
S 15 CK 50 400 (dicelup dingin
didalam minyak)
30
SNC 21
SNC 22
80
100
600 (dicelup dingin
didalam air )
30
Baja Krom Nikel SNC 1
SNC 2
SNC 3
75
85
95
212-225
248-302
269-321
35-40
40-60
40-60
Perunggu Logam
Delta Perunggu
Fosfer
Perunggu Nikel
18
35-60
19-30
64-90
85
-
80-100
180-260
5
10 sd 20
5 sd 7
20-30
Damar Phoner 3 sd 5
Tabel 1.1 Tegangan lentur yang diizinkan apada bahan Roda Gigi
Faktor tegangan kontak diambil diantara baja dengan kekerasan (250Hb) dengan corm
aka KH
= 0.130 N/mm2.
Bahan Roda gigi (kekerasan Hb) Kh
Pinyon Roda Gigi Besar Kg/mm2
Baja (150) Baja (150) 0,027
Baja (200) Baja (150) 0,039
Baja (250) Baja (150) 0,035
