BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Latar belakang saya dalam penulisan tugas yang berjudul “ perencanaan pasangan roda

gigi lurus “ ini adalah saya ingin merencanakan atau mendesain sebuah lemari roda gigi

yang didalamnya terdapat pasangan roda gigi lurus yang datanya telah saya siapkan.serta

ingin mengetahui perencanaan yang saya buat dengan cara matematis beserta analitis.

1.2 Tujuan Penulisan

Tujuan Umum :

Tujuan umum penulisan yang telah saya buat ialah untuk memenuhi tugas Elemen Mesin

lanjut.

Tujuan Khusus :

Tujuan khusus penulisan yang telah saya buat ialah untuk merencanakan sebuah lemari roda

Gigi yang didalamnya terdapat pasangan roda gigi lurus serta mengetahui seberapa besar

daya yang akan digunakan dapam perencanaan roda gigi tersebut.

1.3 Metode Perencanaan

Metode perencanaan yang saya gunakan dalam penulisan ini adalah dengan mengumpulkan

atau menyiapkan data untuk merancang atau merencanakan ebuah lemari roda gigi yang

didalamnya terdapat roda gigi lurus yang dihitung secara matematis dan juga menganalisa

bahan yang sedang digunakan atau dipakai.

1

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Roda Gigi

Roda gigi adalah bagian dari mesin yang berputar yang berguna untuk

mentransmisikan daya. Roda gigi memiliki gigi-gigi yang saling bersinggungan dengan gigi

dari roda gigi yang lain. Dua atau lebih roda gigi yang bersinggungan dan bekerja bersama-

sama disebut sebagai transmisi roda gigi, dan bisa menghasilkan keuntungan mekanis

melalui rasio jumlah gigi. Roda gigi mampu mengubah kecepatan putar, torsi, dan arah daya

terhadap sumber daya. Tidak semua roda gigi berhubungan dengan roda gigi yang lain; salah

satu kasusnya adalah pasangan roda gigi dan pinion yang bersumber dari atau menghasilkan

gaya translasi, bukan gaya rotasi.

Transmisi roda gigi analog dengan transmisi sabuk dan puli. Keuntungan transmisi

roda gigi terhadap sabuk dan puli adalah keberadaan gigi yang mampu mencegah slip, dan

daya yang ditransmisikan lebih besar. Namun, roda gigi tidak bisa mentransmisikan daya

sejauh yang bisa dilakukan sistem transmisi roda dan puli kecuali ada banyak roda gigi yang

terlibat di dalamnya.

Ketika dua roda gigi dengan jumlah gigi yang tidak sama dikombinasikan,

keuntungan mekanis bisa didapatkan, baik itu kecepatan putar maupun torsi, yang bisa

dihitung dengan persamaan yang sederhana. Roda gigi dengan jumlah gigi yang lebih besar

berperan dalam mengurangi kecepatan putar namun meningkatkan torsi.

Rasio kecepatan yang teliti berdasarkan jumlah giginya merupakan keistimewaan dari

roda gigi yang mengalahan mekanisme transmisi yang lain (misal sabuk dan puli). Mesin

yang presisi seperti jam tangan mengambil banyak manfaat dari rasio kecepatan putar yang

tepat ini. Dalam kasus di mana sumber daya dan beban berdekatan, roda gigi memiliki

kelebihan karena mampu didesain dalam ukuran kecil. Kekurangan dari roda gigi adalah

biaya pembuatannya yang lebih mahal dan dibutuhkan pelumasan yang menjadikan biaya

operasi lebih tinggi.

2

Ilmuwan Yunani Kuno Archimedes pertama kali mengembangkan roda gigi dalam

ilmu mekanika di sekolah Aleksandria pada abad ketiga sebelum masehi. Mekanisme

Antikythera adalah contoh aplikasi roda gigi yang rumit yang pertama, yang didesain untuk

menghitung posisi astronomi. Waktu pengerjaan mekanisme ini diperkirakan antara 150 dan

100 SM.

2.2 Jenis – Jenis Roda Gigi

1. Roda Gigi Spur

adalah roda gigi yang paling sederhana, yang terdiri dari silinder atau piringan

dengan gigi-gigi yang terbentuk secara radial. Ujung dari gigi-giginya lurus dan tersusun

paralel terhadap aksis rotasi. Roda gigi ini hanya bisa dihubungkan secara paralel.

2. Roda Gigi Dalam

Roda gigi dalam atau roda gigi internal (internal gear) adalah roda gigi yang gigi-

giginya terletak di bagian dalam dari silinder roda gigi. Berbeda dengan roda gigi eksternal

yang memiliki gigi-gigi di luar silindernya. Roda gigi internal tidak mengubah arah putaran.

(seperti terlihat pada gambar 2.1)

Gambar 2.1 roda gigi dalam

3

3. Roda Gigi Heliks

Roda gigi heliks (helical gear) adalah penyempurnaan dari spur. Ujung-ujung dari

gigi-giginya tidak paralel terhadap aksis rotasi, melainkan tersusun miring pada derajat

tertentu. Karena giginya bersudut, maka menyebabkan roda gigi terlihat seperti heliks.

(seperti terlihat pada gambar 2.2)

Roda gigi heliks terdiri dari 2 macam, yaitu:

1. Roda gigi heliks singgung paralel.

2. Roda gigi heliks singgung silang.

Gigi-gigi yang bersudut menyebabkan pertemuan antara gigi-gigi menjadi perlahan

sehingga pergerakan dari roda gigi menjadi halus dan minim getaran. Berbeda dengan spur

di mana pertemuan gigi-giginya dilakukan secara langsung memenuhi ruang antara gigi

sehingga menyebabkn tegangan dan getaran. Roda gigi heliks mampu dioperasikan pada

kecepatan tinggi dibandingkan spur karena kecepatan putar yang tinggi dapat menyebabkan

spur mengalami getaran yang tinggi. Spur lebih baik digunakan pada putaran yang rendah.

Kecepatan putar dikatakan tinggi jika kecepatan linear dari pitch melebihi 25 m/detik . Roda

gigi heliks bisa disatukan secara paralel maupun melintang. Susunan secara paralel umum

dilakukan, dan susunan secara melintang biasanya disebut dengan skew.

Gambar 2.2 Roda Gigi Heliks.

(Atas: singgungan paral ; Bawah: singgungan silang)

4

4. Roda Gigi Heliks Ganda

Roda gigi heliks ganda (double helical gear) atau roda gigi herringbone muncul

karena masalah dorongan aksial (axial thrust) dari roda gigi heliks tunggal. (Double helical

gear) memuliki dua pasang gigi yang berbentuk V sehingga seolah-olah ada dua roda gigi

heliks yang disatukan. Hal ini akan menyebabkan dorongan aksial saling meniadakan. Roda

gigi heliks ganda lebih sulit untuk dibuat karena kerumitan bentuknya (seperti terlihat pada

gambar 2.3).

Gambar 2.3 Roda gigi heliks ganda

5. Roda Gigi Bevel

Roda gigi bevel (bevel gear) berbentuk seperti kerucut terpotong dengan gigi-gigi yang

terbentuk di permukaannya (seperti gambar 2.4). Ketika dua roda gigi bevel mersinggungan,

titik ujung kerucut yang imajiner akan berada pada satu titik, dan aksis poros akan saling

berpotongan. Sudut antara kedua roda gigi bevel bisa berapa saja kecuali 0 dan 180.Roda

gigi bevel dapat berbentuk lurus seperti spur atau spiral seperti roda gigi heliks. Keuntungan

dan kerugiannya sama seperti perbandingan antara spur dan roda gigi heliks.

Gambar 2.4 Roda gigi bevel

5

6. Roda Gigi Hypoid

Roda gigi hypoid mirip dengan roda gigi bevel, namun kedua aksisnya tidak

berpotongan. (seperti pada gambar 2.5)

Gambar 2.5 Roda gigi hypoid

7. Roda Gigi Mahkota

Roda gigi mahkota (crown gear) adalah salah satu bentuk roda gigi bevel yang gigi-

giginya sejajar dan tidak bersudut terhadap aksis (seperti pada gambar 2.6). Bentuk gigi-

giginya menyerupai mahkota. Roda gigi mahkota hanya bisa dipasangkan secara akurat

dengan roda gigi bevel atau spur.

Gambar 2.6 Roda gigi mahkota

6

8. Roda Gigi Cacing

Roda gigi cacing (worm gear) menyerupai screw berbentuk batang yang

dipasangkan dengan roda gigi biasa atau spur. Roda gigi cacing merupakan salah satu cara

termudah untuk mendapatkan rasio torsi yang tinggi dan kecepatan putar yang rendah.

Biasanya, pasangan roda gigi spur atau heliks memiliki rasio maksimum 10:1, sedangkan

rasio roda gigi cacing mampu mencapai 500:1 [2]. Kerugian dari roda gigi cacing adalah

adanya gesekan yang menjadikan roda gigi cacing memiliki efisiensi yang rendah sehingga

membutuhkan pelumasan .

Roda gigi cacing mirip dengan roda gigi heliks, kecuali pada sudut gigi-giginya yang

mendekati 90 derajat, dan bentuk badannya biasanya memanjang mengikuti arah aksial. Jika

ada setidaknya satu gigi yang mencapai satu putaran mengelilingi badan roda gigi, maka itu

adalah roda gigi cacing. Jika tidak, maka itu adalah roda gigi heliks. Roda gigi cacing

memiliki setidaknya satu gigi yang mampu mengelilingi badannya beberapa kali. Jumlah

gigi pada roda gigi cacing biasanya disebut dengan thread (seperti pada gambar 2.7).

Dalam pasangan roda gigi cacing, batangnya selalu bisa menggerakkan roda gigi

spur. Jarang sekali ada spur yang mampu menggerakkan roda gigi cacing. Sehingga bisa

dikatakan bahwa pasangan roda gigi cacing merupakan transmisi satu arah.

Gambar 2.7 Roda gigi cacing dengan 4 thread

7

9. Roda Gigi Non-Sirkular

Roda gigi non-sirkular dirancang untuk tujuan tertentu. Roda gigi biasa dirancang

untuk mengoptimisasi transmisi daya dengan minim getaran dan keausan, roda gigi non

sirkular dirancang untuk variasi rasio, osilasi, dan sebagainya.

Gambar 2.8 Roda gigi non-sirkular

10. Roda Gigi Pinion

Pasangan roda gigi pinion terdiri dari roda gigi, yang disebut pinion, dan batang

bergerigi yang disebut sebagai rack. Perpaduan rack dan pinion menghasilkan mekanisme

transmisi torsi yang berbeda; torsi ditransmisikan dari gaya putar ke gaya translasi atau

sebaliknya. Ketika pinion berputar, rack akan bergerak lurus. Mekanisme ini digunakan

pada beberapa jenis kendaraan untuk mengubah rotasi dari setir kendaraan menjadi

pergerakan ke kanan dan ke kiri dari rack sehingga roda berubah arah (seperti pada

gambar 2.9).

Gambar 2.9 Pasangan roda gigi pinion

8

11. Roda Gigi Episiklik

Roda gigi episiklik (planetary gear atau epicyclic gear) adalah kombinasi roda gigi

yang menyerupai pergerakan planet dan matahari (seperti pada gambar 2.10). Roda gigi

jenis ini digunakan untuk mengubah rasio putaran poros secara aksial, bukan paralel.

Kombinasi dari beberapa roda gigi episiklik dengan mekanisme penghentian pergerakan

roda gigi internal menghasilkan rasio yang dapat berubah-ubah. Mekanisme ini digunakan

dalam kendaraan dengan transmisi otomatis.

Roda gigi planet yang sederhana dapat ditemukan pada zaman revolusi industri di

Inggris; ketika itu mekanisme roda gigi planet yang berupa roda gigi pusat sebagai

matahari dan roda gigi yang berputar mengelilinginya sebagai planet, menjdi bagian utama

dari mesin uap. Bagian ini mengubah gaya translasi menjadi rotasi, yang kemudian dapat

digunakan untuk berbagai kebutuhan.

Gambar 2.10 roda gigi episiklik

Ilustrasi putaran roda gigi episiklik. Perhatikan perbedaan kecepatan putar yang ditandai

dengan tanda merah pada poros roda gigi matahari dan planet

9

              Klasifikasi Roda Gigi

Roda gigi dapat diklasifikasikan seperti table di bawah ini :

Letak Poros Roda Gigi Keterangan

Roda gigi dengan

poros sejajar

Roda gigi lurus

Roda gigi miring

Roda gigi miring ganda

(Klasifikasi atas dasar

bentuk alur gigi)

Roda gigi luar

Roda gigi dalam dan pinyon

Batang gigi dan pinyon

Arah putaran

berlawanan arah

putaran sama. Gerakan

lurus dan berputar

Roda gigi dengan

poros berpotongan

Roda gigi kerucut lurus

Roda gigi kerucut spiral

Roda gigi kerucut ZEROL

Roda gigi kerucut miring

Roda gigi kerucut miring ganda

(Klasifikasi atas dasar

bentuk jalur gigi)

Roda gigi permukaan dengan poros

berpotongan

(Roda gigi dengan

poros berpotongan

berbentuk istimewa)

Roda gigi dengan

poros silang

Roda gigi miring silang

Batang gigi miring silang

Kontak titik

Gerakan lurus dan

berputar

Roda gigi cacing silindris

Roda gigi cacing selubung ganda

(globoid)

Roda gigi cacing samping

Roda gigi hipoerboloid

Roda gigi hipoid Roda gigi permukaan

silang

               

10

2.3 Macam-Macam Roda Gigi

a. Roda gigi lurus

Roda gigi paling dasar dengan jalur gigi yang sejajar poros.

Pada materi selanjutnya akan saya bahas.

b. Roda gigi miring

Mempunyai jalur gigi yang membentuk ulir pada silinder jarak bagi.

c. Roda gigi miring ganda

Gaya aksial yang timbul pada gigi yang mempunyai alur berbentuk V tersebut, akan

saling meniadakan.

d. Roda gigi dalam

Dipakai jika diingini alat transmisi dengan ukuran kecil dengan perbandingan reduksi

besar, karena pinyon terletak di dalam roda gigi.

e. Pinyon dan batang gigi

Merupakan dasar profil pahat pembuat gigi.

f.  Roda gigi kerucut lurus

Roda gigi yang paling mudah dibuat dan paling sering dipakai.

g. Roda gigi kerucut spiral

Karena mempunyai perbandingan kontak yang lebih besar, dapat meneruskan tinggi dan

beban besar.

h. Roda gigi permukaan

i.  Roda gigi miring silang

j.  Roda gigi cacing silindris

Mempunyai cacing berbentuk silinder dan lebih umum dipakai.

k. Roda gigi cacing globoid

Mempunyai perbandingan kontak yang lebih besar, dipakai untuk beban yang lebih besar.

l. Roda gigi hipoid

Mempunyai jaliu gigi berbentuk sepiral pada bidang kerucut yang sumbunya

bersilang.Dan pemindahan gaya pada permukaan gigi berlangsung secara meluncurdan

menggelinding.

11

Nama-nama Bagian dan Istilah Dalam Roda Gigi

Lebar gigi ( b )

Puncak kepala

Tinggi kepala

Tinggi kaki

Lingkaran kepala

Jarak bagi lingkar

Tebal gigi ( t )

Lebar ruang

Lingkar jarak bagi

Sisi kepala

Sisi kaki

Dasar ka

Istilah dalam roda gigi

Lingkar puncak

Lingkaran melalui puncak gigi. Diameter lingkaran puncak adalah Dk.

Lingkaran alas

Lingkaran pada alas roda gigi. Diameter lingkaran alas adalah Dv.

  Lingkaran jarak

Lingkaran khayal yang bersinggungan dengan kecepatan keliling yang sama.

Puncak gigi

Bagian gigi di atas lingkaran jarak.

Alas gigi

Bagian gigi di bawah lingkaran jarak

Modul ( m )

Bilangan yang diperbanyak dengan (phi) menghasilkan jarak antara gigi-gigi (t).

m=jarak antara(mm)

π

12

Profil Roda Gigi

Profil Roda gigi ada 2 :

1) Sikloida

Garis lengkung yang menggambarkan titik pada keliling lingkaran jika bergulingan

pada suatu garis lurus.

Lingkaran yanmg bergulung disebut lingkaran gulung (Dr)

Dr = 0,4 D

Dimana :

D = Diameter lingkaran jarak

Dr = Diameter laingkaran gulung

2) Evolente

Sebuah garis lengkung yang digambarkan oleh sebuah benang yang dilepas

gulungnnya dari sebuah silinder dan pada ujungnya dipasang sebuah pensil . titik –titik

pada benang yang dilepaskan gulungannya dari lingkaran dasar merupakan evolven

lingkaran.

2.4 Berbagai istilah dalam roda gigi

Frekuensi putaran

Merupakan ukuran seberapa banyak putaran terjadi dalam satu satuan waktu. Misal,

RPM, adalah seberapa banyak putaran terjadi dalam satu menit.

Frekuensi angular

Diukur dalam radian per detik, di mana 1 RPM = pi/30 rad/detik. Satu putaran bernilai 2

pi rad.

13

Jumlah gigi

Yaitu jumlah gigi yang dimiliki oleh roda gigi. Dalam kasus roda gigi cacing, jumah gigi

adalah nomor thread dari roda gigi cacing.

Aksis

Sumbu yang melalui pusat perputaran roda gigi.

Pitch

Ruang di antara gigi.

Sudut heliks

Sudut antara tangen ke heliks dan aksis roda gigi. Sudut heliks roda gigi spur bernilai nol,

dan sudut heliks roda gigi cacing mendekati 90 derajat.

2.5 Roda Gigi Lurus

Dua roda gigi yang bersinggungan mentransmisikan gerakan rotasi. Roda gigi yang

lebih kecil bergerak lebih cepat, namun memiliki torsi yang lebih rendah. Roda gigi yang

besar berputar lebih rendah, namun memiliki torsi yang lebih tinggi. Besar kecepatan

putar dan torsi keduanya proporsional.

14

Roda gigi lurus merupakan roda gigi paling dasardengan jalur gigi yang sejajar

dengan poros, pada roda gigi jenis inipemotongan giginya searah dengan poros gigi.

Untuk permukaanmemanjang pemotongan giginya kadang-kadang dilakukan dengan

arahmembentuk sudut terhadap batang gigi rack.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.

Ciri-ciri rodagigi lurus adalah :

a) Daya yang ditransmisikan < 25.000 Hp

b) Putaran yang ditransmisikan < 100.000 rpm

c) Kecepatan keliling < 200 m/s

d) Rasio kecepatan yang digunakan

o Untuk 1 tingkat ( i ) < 8

o Untuk 2 tingkat ( i ) < 45

o Untuk 3 tingkat ( i ) < 200

o

( i ) = Perbandingan kecepatan antara penggerak dengan yang digerakkan

i=z1

z2

5. Efisiensi keseluruhan untuk masing-masing tingkat 96% - 99% tergantung disain dan

ukuran.

15

BAB III

PERHITUNGAN

3.1 Perencanaan Roda Gigi Lurus

Tugas perencaan elemen mesin lanjut

Rencanakanlah sebuah lemari roda gigi lurus yang di dalamnya terdapat pasangan roda

gigi lurus dengan data data dibawah ini.

Diketahui :

Kecepatan putarann = 1400 rpm

Daya yang di transmisi P = 45 Hp

Perbandingan kecepatan i = 5

θ= 20°

z1=25 gigi

σ s= 2000 kg

cm2

σ poros gear dan pasak = 500kg

cm2

Modul gigi m = 6 mm

o = 0,6 cm

C v=3

3+v

Y p=0,124−0,684Z p

16

Jawab :

Daya Maksimum

Pmax= 1,25 x P

=1,25 x 45 Hp

= 56 Hp

Z2 = 5 xZ1

= 5 x 25 gigi

= 125 gigi

Dimana :

Jumlah gigi pinion Z1 = 25 gigi

Jumlah gigi Gear Z2 = 125 gigi

Diasumsikan bahwa Modul gigi ( m ) untuk pinion dan gear adalah 6 mm.

Modul gigi ( m ) = 6 mm

Diameter Pinion

D1=Z1x m

= 25 x 6 mm

= 150 mm

= 15 cm

Diameter Gear

D2=Z2x m

= 125 x 6 mm

= 750 mm

17

= 75 cm

PINION

A. Kecepatan Keliling Pinion

V=π x D p xnp

60

= π x 15 cm x1400 rpm

60

= 65940

60

= 1099cmdet

= 10,99m

det

= 10,99m

detx 60 menit

= 659,4 m

menit

B. Gaya Tangensial Pada Gigi

W T=4500 x Pmax

V

= 4500 x56 Hp

659,4m

menit

= 382 kg

C. Faktor Kecepatan

C v=3

3+v

18

=3

3+10,99m

det

= 0,2

D. Faktor Bentuk Gigi Pinion

Y p=0,124−0,684Z p

= 0,124− 0,68425 gigi

= 0,097

E. Lebar Gigi ( b )

Menggunakan persamaan lewis

W T = σ s x C v x b x π xm x y

b = W T

σs xC v x π xm x y

= 382 kg

2000kg

cm2 x 0,2 x π x 0,6 cm x 0,097

= 382 kg

73,1kgcm

= 5,2 cm

= 52 mm

Dalam hal ini lebar muka gigi diambil dari 6 - 12,5 x Modul atau b = 6 x Modul gigi

sampai

19

b = 1,25 x Modul gigi

b = 6 x Modul gigi

= 6 x 6 mm

= 36 mm

= 3,6 cm

Bagian yang lain untuk roda p

Pinion dan gear yang mempunyai sudut tekan 20°involute kedalaman penuh adalah :

- Addendum : 1 x Modul gigi

- Dedendum : 1,25 x Modul gigi

Jarak Kerja = 2 x Modul gigi

= 2 x 6 mm

= 12 mm

= 1,2 cm

Minimum Total jarak = 2,25 x Modul gigi

= 2,25 x 6 mm

= 13,5 mm

= 1,35 cm

Minimum kelonggaran = 0,25 x Modul gigi

= 0,25 x 6 mm

= 1,5 mm

= 0,15 cm

Tebal gigi = 1,5708 x Modul gigi

= 1,5708 x 6 mm

20

= 9,4248 mm

= 0,94248 cm

Merencanakan diameter poros roda pinion dan kita mengetahui bahwa beban normal berada

diantara permukaan gigi.

F. Beban Normal ( W N )

W N = W T

cosθ

= 382kg

cos20°

= 406 kg

G. Berat Roda Pinion (W P )

W P = 0,118 x Zp x b x m

= 0,118 x25 gigix 3,6 cm x(0,6 cm)2

= 3,8232 kg

= 3,8 kg

Maka :

W N = W P = 406 kg

W R = W N = 406 kg

Dimana kita mengetahui bahwa jarak roda gigi pinion dengan bantalan atau bearing

ialah 10 cm maka momen bengkok yang bekerja dimana jaraknya 10 cm.

21

M =W Rx X

= 406 kg x 10 cm

= 4060 kg . cm

H. Torsi Ekuivalen ( τ e )

τ e = √m2+σ2

= √(4060 kg . cm)2+(500kg . cm)2

= √16483600 kg . cm+¿250000 kg . c m¿

= √16733600

= 4091 kg . cm

Maka diameter poros roda pinion dapat dihitung :

τ e= π

16x d3xτ w

d = 3√ 16 x τ e

π x τw

= 3√ 16 x 4091 kg . cmπ x 500 kg . cm

= 3,5 cm

= 35 mm

W s = W T

C v

= 382 Kg

0,2

= 1910 kg

GEAR

22

A. Kecepatan Keliling Gear

V=π x D g x ng

60

= π x 75 cm x1400 rpm

60

= 329867

60

= 5498cmdet

= 54,98m

det

= 54,98m

detx 60 menit

= 3298m

menit

Gaya Tangensial Pada Gigi

W T=4500 x Pmax

V

= 4500 x56 Hp

3298m

menit

= 76 kg

C. Faktor Kecepatan

C v=3

3+v

=3

3+54,95m

det

= 0,05

23

D. Faktor Bentuk Gigi Gear

Y g=0,124−0,684Zg

= 0,124− 0,684125 gigi

= 0,119

E. Lebar Gigi ( b )

Menggunakan persamaan lewis

W T = σ s x C v x b x π xm x y

b = W T

σs xC v x π xm x y

= 76 kg

2000kg

cm2 x 0,05 x π x 0,6 cm x0,119

= 76 kg

22,4309kgcm

= 3,4 cm

= 34 mm

Merencanakan diameter poros roda gear dan kita mengetahui bahwa beban normal berada

diantara permukaan gigi.

F. Beban Normal ( W N )

W N = W T

cosθ

= 76 kg

cos20°

= 81 kg

G. Berat Roda Gear (W g )

24

W g = 0,118 x Zgx b x m

= 0,118 x1 25 gigix 3,6 cm x(0,6 cm)2

= 19,116 kg

Maka :

W N = W P = 81 kg

W R = W N = 81 kg

Dimana kita mengetahui bahwa jarak roda gigi gear dengan bantalan atau bearing ialah

10 cm maka momen bengkok yang bekerja dimana jaraknya 10 cm.dan velocity ratio

nya ialah 3.

Torsi

T = 4500 .P2. π .n

= 4500 . 56

2. π .1400 rpm

= 252000

8796

= 28,64 kg.m

= 2864 kg.cm

25

M =W tx X

= 2864 cm x 3

= 8592 kg . cm

τ 2 = W T xD g

2

= 76 kg . 752

= 2850 kg . cm

H. Torsi Ekuivalen ( τ e )

τ e = √m2+τ2

= √(8592 kg . cm)2+(2850 kg . cm)2

= √73822464 kg . cm+¿8122500 kg . cm¿

= √81944964

= 9052,3 kg . cm

Maka diameter poros roda gear dapat dihitung :

τ e = π

16x d3xτ w

d = 3√ 16 x τ e

π x τw

= 3√ 16 x 9052,3 kg . cmπ x 500kg . cm

= 4,5 cm

= 45 mm

26

W s = W T

C v

= 76 Kg0,05

= 1520 kg

Momen Bengkok Maksimum Pada Setiap Jeruji

Dimana n = 4 jeruji

M = W s

nx

Dgear

2

= 1520 kg x75 cm

4 x2

= 114000

8

= 14250 kg . cm

Maka digunakan hubungan :

σ b = MZ

Dimana Z = π

64¿

σ b = MZ

420kg

cm2 = M

π64

¿¿

27

420kg

cm2 = M x 64π x ¿¿

¿ = 14250 kg . cm x 64

π x 420kg

cm2

a1 = 3√ 912000 kg . cm

1319,4kgcm2

a1 = 8,84 cm a1 = 9 cm

a1 = 9 cm

b1 = a1

2

= 9 cm

2

= 5 cm

b1 = 4,5 cm

Panjang dari lengan oleh karena itu as besar dari jeruji pada ujung rim adalah :

a2 = a1- ketirusan

= a1 - 1

16x

D gear

2

= 9 cm - 1

16x

75 cm2

28

= 6,65 cm

= 6,6 cm

As kecil dari lengan atau jeruji pada ujung rim

b2 = As besar

2

= 6,6 cm

2

= 3,3 cm

I. Perencanaan Rim

Ketebalan rim pada roda gigi pinion diambil antara 1,6 – 1,9 m

t r = 1,6 x m

= 1,6 x 6 mm

= 9,6 mm

= 10 mm

= 1 cm

Ketebalan rim untuk roda gear

t r = m √ Dg

n

= 6 mm . √ 754

= 26 mm

= 2,6 cm

Perhitungan Pasak

Pasak adalah elemen untuk menyalurkan torsi ke roda gigi ataupun kopling supaya

daya dapat dipindahkan dari poros input keporos output.

a. Panjang Pasak Gear.

29

Untuk diameter poros 50 mm, maka dilihat dari table standarisasi pasak.

b = 14 mm

t = 10 mm

T =4500 .P2. π .n

= 4500 . 56

2. π .1400 rpm

=252000

8796

= 28,64 kg.m

= 2864 kg.cm

Rumus Bantu.

F = 2 x T ds

Bahan pasak S35C-D.

b = 30 kg/mm2. (dari table bahan).

= 300 N/mm2.

Sf1 = 6 ; Sf2 = 2

t = b Sf1 x Sf2

= 30 6 x 2

= 2,5kg/mm2

Panjang pasak yang digunakan.

t = F A

t = 2T/d b x L

t = 2T ds1 x b xL

30

L = 2T ds1 x b x t

= 2 x 28640 50 x14 x 2,5

= 32,7 mm.

= 33 mm

b. Panjang Pasak Pinyon.

Untuk diameter poros 40 mm, maka dilihat dari table standarisasi pasak.

b = 12mm.

t = 9 mm.

T =4500 .P2. π .n

= 4500 . 56

2. π .1400 rpm

=315000

8796

= 28,64 kg.m

= 2864 kg.cm

Rumus Bantu.

F = 2 x T ds

Bahan pasak S35-D.

b = 30 kg/mm2. (dari table bahan).

= 300 N/mm2.

Sf1 = 6 ; Sf2 = 2

31

t = b Sf1 x Sf2

= 300 6 x 2

= 2,5 kg/mm2.

Panjang pasak yang digunakan.

t = F A

t = T/d b x L

t = T ds1 x b xL

L = T ds1 x b x t

= 28640 40 x 12 x 2,5

= 23,8 mm.

= 24 mm

BAB IV

PENUTUP

4.1 KESIMPULAN

Faktor keamanan harus lebih besar sesuai dengan roda gigi dan jenis material

yang akan digunakan.

32

Terdapat perbedaan dimensi / besaran hasil perhitungan dalam menentukan

perbandingan transmisi, tebal gigi, modul, dan material yang akan direncanakan.

Untuk poros yang digerakan akan mengalami momen puntir yang lebih besar

dari poros penggerak, karena faktor beban yang dipikulnya.

Terdapat perbedaan dimensi poros karena adanya perbedaan dimensi roda gigi

perhitungan yang mempengaruhi perhitungan kondisi pembebanan yang

dialami, selain itu pemilihan material yang berbeda menghasilkan besaran –

besaran yang berbeda pula .

4.2 SARAN

Memindahkan posisi gigi yang satu ke posisi gigi lainnya hendaknya

diperhatikan medan yang dilalui serta cara pengoperasian koplingnya , karena

jika pengoprasian kurang baik maka akan mempercepat kerusakan pada roda

gigi.

Pemeriksaan minyak pelumas secara berkala amatlah penting untuk

menghindari kerusakan pada roda gigi.

DAFTAR PUSTAKA

MSME Sularso, Ir, Kiyoto Suga, “Dasar Perencanaan Dan Pemilihan Elemen Mesin”, 1980,

Penerbit Pradnya Paramita, Jakarta.

33

Khurmi, RS, JK, “Machine Design”, 1984, Penerbit Eurasia Pubblishing House (PYT) Ltd,

Ram Nagar, New – Delhi – 110055.

Niemen, G, Winter, H, “Elemen Mesin II”, 1990, Penerbit, Edisi kedua.

34