KATA PENGANTAR

PAGE 1

BAB I

PENDAHULUAN

Yang dimaksud dengan transmisi pada umumnya adalah suatu mekanisme yang dipergunakan untuk memindahkan gerakkan(putaran)elemen mesin yaitu poros satu ke poros yang lain.Banyak jenis mekanisme penggerak/penerus daya yang sering ditemui pada instalasi permesinan.Beberapa diantaranya adalah:

1. Roda gesek (friction wheel),

2. Kopling (coupling and clutch),

3. Rantai (chain),4. Sabuk (belt),

5. Roda gigi (gear).

Pemakaian roda gigi sebagai alat transmisi daya yang sangat penting,dapat ditemui pada berbagai alat dengan daya kecil sampai pada alat produksi turbin uap dengan daya sampai puluhan atau bahkan ratusan megawatt.Hal ini dimungkinkan karena,bilamana dibandingkan dengan system transmisi daya yang menggunakan rantai atau sabuk,transmisi daya dengan menggunakan roda gigi jauh lebih ringkas,simple dan kompak serta mampu meneruskan putaran yang jauh lebih tinggi(efisiensi lebih tinggi).

Keunggulan transmisi yang menggunakan roda gigidibandingkan dengan mekanisme transmisi lain :

a. Efisiensi pemindahan daya yang tinggi,

b. Sistem yang kompak dan bebas slip,

c. Kemampuan menerima beban yang tinggi,

d. Ruangan yang ditempatinya relative kecil.

Sebaliknya transmisi roda gigi juga mempunyai kekurangan, antralain yaitu :

a. Tingkat kebisingan yang tinggi,

b. Memerlukan media pelumas yang cukup dan sesuai,

c. Sistem transmisi daya relative kaku,

d. Perlu dilengkapi dengan kopling yang berfungsi untuk mereda beban kejut, sehingga harganya cukup mahal (dari tinjauan ekonomi).

Akan tetapi walaupun memiliki beberapa keunggulan dan kekurangan, roda gigi tetap lebih disukai sebagai alat transmisi daya da/atau putaran pada mesin-mesin, khususnya dibidang otomotif.

1. 1.Pembatan Masalah

Pada perhitungan ulang (recalculation) atau redisain system transmisi roda gigi Suzuki APV Arena, masalah yang dibahas hanya terbatas pada segi :

1. Mekanisme kerja roda gigi,

2. Kekuatan roda gigi,

3. Umur dan factor keamanan,

4. Gambar teknik.

1. 2.Sumber Data-data

Data yang dipergunakan untuk menghitung ulang system transmisi Suzuki APV Arena ini diperoleh dengan :1. Melakukan pengukuran langsung,

2. Studi lapangan ke work shop dikantor tempat saya bekerja,

3. Memanfaatkan fasilitas internet

1. 3.Sistematika Pembahasan

Sistematika analisa dan penulisan konsep redisan ini adalah sebagai berikut :

a. Bab I

: Pendahuluan,

b. Bab II

: Roda gigi dan system transmisi daya,

c. Bab III

: Perancangan roda gigi,

d. Bab IV

: Perhitungan roda gigi,

e. Bab V

: Penutup.

Metoda perhitungan pokok yang diterapkan dalam tugas redisain ini mengacu pada metoda yang diperoleh dari buku Elemen Mesin karya Sularso dan dari literature Machine Element, jilid II karya Gustav Niemann serta literature Machine Element karya Herman Roloff.BAB II

RODA GIGI DAN SISTEM TRANSMISI

Pada kendaraan bermotor,alat transmisi adalah suatu mekanisme penyalur daya dan/atau putaran yang dihasilkan oleh mesin dari energi pembakaran bahan baker didalam ruang baker.Secara garis besar urutan penyaluran daya dan putaran adalah :

1. Energi eksplosi dari ruang bakar diubah menjadi gerak translasi dengan perantara torak (piston),

2. Kemudian,gerak translasi diubah menjadi gerak rotasi dengan memakai poros engkol (crank shaft),

3. Selanjutnya,gerak rotasi tersebut diteruskan kesistem gerak translasi melalui kopling,

4. Dan akhirnya,daya dan/atau putaran disampaikan ke roda penggerak melalui poros.

Mesin yang handal harus mampu menghasilkan daya untuk menggerakkan body kendaraan dan factor luar yang dibebankan padanya,sehingga kemampuan kendaraan tercapai sesuai yang diinginkan.Resistansi terkecil terjadikarena adanya gaya adhesi antara permukaan ban (roda) dan permukaan jalan,sedangkan resistansi terbesar adalah resistansi udara.(air resistance) dan resistansi gelinding (rolling resistance).Untuk mengantisipasi resistansi tersebut dan agar mampu meneruskan daya optimal,diperlukan system transmisi roda gigi dengan perbandingan transmisi tertentu.

2.1. Sistem Transmisi Roda gGigi

Sistem transmisi roda gigi yang digunakan pada kendaraan nermotor umumnya terdiri dari 3 poros,yaitu :

1. Poros utama atau poros input (primary shaft) :

Poros input yang selalu berputar sesuai dengan kapasitas daya yang bersumber dari ruang bakar mesin (engine)terdapat roda gigi IV.Poros input tersebut berhubungan dengan kopling gesek yang digunakan untuk mengatur system pelepasan dan pemasukan daya yang kemudian diteruskan pada system transmisi roda gigi.

2. Poros Gigi Susun (lay shaft) :

Pada poros gigisusun terdapat satuan roda gigi yang tidak dapat dipisahkan satu dengan yang lainnya.Satuan roda gigi susun selalu bersinggungan dengan pasangan roda gigi pada poros input dan poros output.

3. Poros Output :

Pada poros output terdapat cincinc pengunci,gigi penggerak,speedometer,dan pasak datar (sunkey),unit selongsong (hub) kopling no 2,cincin sinkronisasi dan gigi ketiga,bushing,bantalan,gigi no 1,dan cincin sinkronisasi,bola pengunci,satuan hub koling no 1,gigi kedua dan cincin sinkronisasi.

4. Roda Gigi Pembalik Putaran (gear reversing) :

Berfungsi untuk mengubah besar dan arah putaran dari poros input sehingga menghasilkan arah putaran yang terbalik pada poros output.Roda gigi ini hanya bekerja bila tongkat pemindah transmisi (versnelling) terletak pada posisi mundur.Pada posisi R roda gigipembalik putaran akan menghubungkan gigi R pada poros output dengan gigi susun bagi posisi mundur (reverse position)

2.2. Teori Sinkronisasi

Sinkronisasi yang terjadi pada roda gigi adalah proses perubahan energi kinetic rotasi yang terdapat pada kopling atau pelat yang berputar.Pernyataan tersebut berlaku dengan mengasumsikan bahwa pelat kopling,poros dan roda gigi sebagai satu unit massa berputar yang menghasilkan momen inersia.

Pada proses sinkronisasiini,pelat kopling akan mendapat akselerasi ketika pemindahan gigi dilakukandari nomor gigi kecil ke nomor gigi besar,dan mengalami perlambatan ketika pemindahan gigi dilakukan dari nomor gigi besar ke nomor gigi yang lebih kecil.Proses tersebut diatas melibatkan perubahan energi kinetic rotasi dari suatu masa yang berputar (berotasi).

Alat yang dapat menyesuaikan (mengsinkronkan) perubahan energi kineteik rotasional dan putaran tersebut,sehingga perubahan itu berlangsung mulus dinamakan synchronizer.

Proses sinkronisasi dapat berlangsung bila sebuah elemen yang berbentuk kerucut dipasang kan pada poros output dan dihubungkan ke roda penggerak (driving wheel).Elemen kerucut ini dihubungkan dengan roda daya yang mempunyai momen inersia total dari kendaraan.

Elemen pelat synchromizer yang lainnya dapat mentransmisikan daya dan/atau putaran dari pelat kopling ke poros input roda gigi.Perbandingan roda gigi bergantung pada kecepatan putar yang diinginkan.Pada waktu proses penggantian gigi yang normal,bila dipilih perbandingan gigi yang lebih tinggi,maka kecepatan putar kopling (clutch) akan berubah sebesar 20% - 40% dari kecepatan putar awal.

Pada proses sinkronisasi,kopling kerucut menghubungkan dua buah roda daya,yaitu roda daya besar (yaitu kendaraan) dan roda daya yang lebih kecil (menggantikan pelat kopling dan rangkaian roda gigi)yang dapat mempercepat atau memperlambat roda daya yang besar.Elemen synchronizer ini akan mentransmisi daya dan/atau putaran dengan kuantitas yang sama.

Sebagai akibat yang tidak disukai selama proses sinkronisasi,yaitu timbulnya panas pada elemen kerucut.Panas yang timbul ini,dapat merusak elemen-elemen.

Persamaan yang menyatakan energi system dapat dituliskan sebagai berikut :

EMBED Equation.3

(2.1)

dalam hal ini :

: Momen inersia massa yang berputar dari kopling pelat (Rg. kecil),

: Momen inersia kendaraan (roda daya besar),

: Kecepatan angular dari roda daya kecil,

: Kecepatan angular awal dari roda daya besar,

H: Panas yang hilang selama proses sinkronisasi,

: Kecepatan angular akhir dari kedua roda daya.

Dalam praktek,perubahan kecepatan kendaraan (yaitu roda daya besar) selama proses transmisi berlangsung.dapat diasumsikan berlangsung pada kira-kira 50% energi yang dipindahkan selama pergeseran kopling terjadi.Perubahan energi pelat kopling dapat dinyatakan dalam bentuk persamaan berikut :

(2.2)

Bila, secara bertahap kopling memberikan energi ke kendaraan melalui elemen (untuk pemindahan gigi dinomor gigi yang besar).Kendaraan (roda daya besar) mendapat kenaikan energi sebanyak setengah energi yang hilang pada pelat kopling yaitu :

(2.3)

2.3. Roda Gigi Synchromesh dan Constant-mesh

Ada dua macam metode pemindahan gigi, yaitu constant-mesh dan synchromesh.Pada system roda gigi yang menggunakan pemindah gigi dengan cara synchromesh,elemen dog clutch digantikan oleh synchronizer unit.Pada cara synchromesh ini, untuk menyamakan kecepatan roda gigi dilakukan secara otomatis oleh unit sinkronisasi.Proses sinkronisasi kecepatan putar dengan cara synchromesh tersebut diperlihatkan pada gambar 2.1.

Sedangkan pada sistem roda gigi yang menggunakan pemindah gigi dengan cara Constant-mesh,penggerak (driven) harus menyamakan kecepatan putar gigi yang akan berpasangan.

Gambar 2.1. Poros Sinkronisasi Putaran

Pada pemindah gigi dari posisi yang lebih rendah ke posisi yang lebih tinggi (gigi-3),garpu pemindah roda gigi (shift fork) menggerakan sliding sleeve dari elemen sinkronisasi ke posisi netral. Pada saat tersebut,kopling ditekan,sehingga poros gigi susun yang digerakkan oleh poros gigiprimer berputar relative lebih lambat.Unit sinkronisasi yang mempunyai poros berbentuk bintang pada poros utama penggerak roda belakang (kendaraan dengan system penggerak roda belakang) akan menyamakan kecepatan putar secara bertahap dengan menggunakan cincin sinkronisasi.Dengan demikian dihasilkan dihasilkan proses pemindahan gigi yang halus.

Bila sliding sleeve bergerak ke sebelah kanan,cincin sinkronisasi (1) akan menekan elemen penekan (2) ke pelat gesek kopling (3).Dengan demikian akan terjadi perbedaan kecepatan antara badan kopling (3) yang dihubungkan dengan roda gigi stasioner dan cincin sinkronisasi (1) yang merupakan bagian dari unit sinkronisasi yang digerakkan oleh poros (propeler),sehingga cincin sinkronisasi akan bergerak dalam arah radial sampai posisi B pada gambar 2.1.

Adanya gaya tekan dari kopling kerucut akan mengakibatkan kecepatan putar kedua roda gigi menjadi sama. Untuk menggerakkan gigi kerucut dari sliding sleeve agar berpasangan dengan gigi kerucut dari cincin sinkronisasi (1) dan badan kopling,seperti yang ditunjukkan pada posisi C diperlukan gaya tekan tambahan.Putaran bebas roda gigi yang diuraikan diatas telah mencapai keadaan terkunci pada poros utma.Dengan demikian dapat menghasilkan perbandingan gigi nomor 3.

2.4. Sistem Transmisi Roda Gigi Pada Suzuki APV Arena

Pada sistem transmisi Suzuki APV Arena terdapat empat tingkat kecepatan maju dan satu kecepatan mundur.Pada kendaraan tersebut,transmisi yang dipakai adalah jenis sinkromesh.Mekanisme perbandingan giginya adalah sebagai berikut :

2.4.1. Posisi Gigi I

Posisi gigi I ini diperlihatkan pada gambar 2.2.

Sedangkan prinsip kerjanya dijelaskan sebagai berikut :

Bila hub transmisi nomor 1 digeser ke kanan,roda gigi I agar berhubungan dengan synchronizer 1.Dengan demikian roda gigi I terkunci pada poros output dan gigi I terkunci pada poros output dan gigi lainnya bebas berputar.sehingga terjadilah reduksi putaran oleh roda gigi satu.

Gambar 2.2. Aliran Daya Gigi 1

2.4.2. Posisi Gigi II

Apabila hub poros transmisi 1 digeser ke kiri,maka roda gigi II akan kontak dengan synchronizer ring no.3.Roda gigi 2 akan terkunci pada poros output dan roda gigi yang lainnya bebas berputar.Posisi aliran daya pada gigi 2 ditunjukan pada gambar 2.3.

Gambar 2.3. Aliran Daya Gigi 2

2.4.3. Posisi Gigi III

Jika selongsong (transmisi hub sleeve) no.3 digeser ke kanan dengan garpu penggeser (shift fork),maka roda gigi III akan terkunci pada poros output dan roda gigi yang lain bebas berputar.Pada gigi III ini aliran daya adalah dari poros input ke counter gear 1,Terus ke counter gear 2,selanjutnya ke gigi III, dan akhirnya ke poros output.

Gambar 2.4. Aliran Daya Gigi 3

2.4.4. Posisi Gigi IV

Posisi gigIV diperoleh dengan cara menggeser hub penghubung 3 ke kiri.Denga demikian roda gigi pada poros input akan berhubungan langsung (kontak) dengan synchronizer 1.Aliran daya yang terjadibersumber dari poros input dan berturut turut disampaikan ke synchronizer 1, ke hub penghubung 3,ke hub transmisi,dan ke poros output.Karena aliran daya tersebut berlangsung tanpa melalui poros lawan (counter gear),sehingga perbandingan putaran adalah satu.gambar 2.5 berikut ini memperlihatkan posisi dan aliran daya pada gigi 4

Gambar 2.5. Aliran Daya Gigi 4

2.4.5. Posisi Gigi Mundur

Agar posisi gigi mundur tercapai,proses dilakukan dengan menggeser roda gigi R,sehingga roda gigi 10 dan 11 saling kontak dinamis dalam kondisi berotasi. Dengan demikian terjadilah pembalikan arah putaran roda gigi tersebut seperti yang diperlihatkan pada gambar 2.6.

Gambar 2.6. Aliran Daya Gigi Mundur

BAB III

PERANCANGAN RODA GIGI

Pada perancangan elemen mesin,termasuk roda gigi,terlibat kuantitas-kuantitas sebagai :

Beban yang harus didukung oleh elemen mesin,dapat berupa kuantitas-kuantitas gaya, momen lentur, momen punter, dan lain-lainnya,

Tegangan yang terjadi dalam elemen mesin akibat beban yang diterima,

Geometri dan dimensi elemen mesin,

Kekuatan elemen mesin,yaitu tegangan yang diizinkan terjadi tanpa menimbulkan kerusakan pada elemen,

Bahan elemen mesin.

Tahap awal proses perencanaan (Merancang/designing) setiap elemen mesin adalah menentukan material (dalam hal ini didasarkan atas pertimbangan kekuatan dan nilai ekonomis material) serta dimensi elemen mesin yang sudah diketahui fungsinya (kekuatan elemen mesin).Elemen mesin yang dirancang berdasarkan pertimbangan kekuatan dan nilai ekonomis tersebut diharapkan tidak akan mengalami kegagalan ketika dan/atau selama beroperasi.

Elemen mesin itu juga harus memenuhi berbagai persyaratan desain,antara lain :

Elemen mesin itu tidak boleh mengalami deformasipermanen,

Elemen mesin tidakn boleh mengalami deformasi eksesif, misalnya Buckling,

Elemen tidak boleh mengalami getaran yang eksesif sehingga mengganggu fungsi elemen lainnya,

Tingkat kebisingan elemen mesin sedapat mungkin berada pada batas ambang yang diperbolehkan.

Dalam praktek desain actual,ternyata jumlah rumus (hubungan antar persamaan-persamaan secara teoritis dari beberapa kuantitas) yang tersedia lebih sedikit daripada kuantitas yang harus ditentukan, sehingga untuk mengatasi kekurangan ini diperlukanlah hubungan empiris (angka prktek yang diperoleh berdasarkan eksperimen dan tidak perlu dibuktikan secara teoritis) untuk menentukan kuantitas-kuantitas itu.

Selain kesulitan yang terdapat pada perancangan roda gigi di atas,masih ada kesulitan lain yang mendominasi permaslahan, yaitu beban pada gigi hanya bias diperkirakan jika semua ukuran roda gigi dan jumlah gigitelah diketahui, yakni kuantitas-kuantitas yang justru hendak ditentukan.

Untuk mengatasi berbagai kesulitan tersebut,harus ada suatu metode sederhana namun taktis dalam upaya memperoleh kuantitas-kuantitas yang diisyaratkan.Berdasarkan perkiraan kuantitas-kuantitas tersebut,kemudian dilakukan proses perhitungan berbagai dimensi roda gigi yang melibatkan nilai ekonomi dan kekuatan bahan dengan menggunakan suatu metoda yang dinamakan proses itersi (iteration processes).

Kuantitas-kuanm\titas yang harus dihasilkan dalam proses perancangan roda gigi pada konsep redesain ini adalah sebagai berikut :

1. Macam profil, involut, sikloidal, atau wildhaber-novikov,

2. Modul ; m,

3. Sudut tekan ; ,

4. Jumlah gigi ;dan ,

5. Tinggi gigi : standar, pendek ,atau tinggi ,

6. Korigasi gigi ; X,

7. Jenis roda gigi : lurus, miring ,kerucut,

8. Rasio kontak;,

9. Bahan dan pelumas yang diperlukan.

Kuantitas-kuantitas diatas ada dalam asumsi perancang.Artinya perancang dapat mengasumsikan kuantitas awal terlebih dahulu,kemudian menghitung kuantitas-kuantitas lainnya,dan selanjutnya melakukan rechecking terhadap kuantitas-kuantitas awal yang diasumsikan tersebut.

3.1. Perhitungan Dimensi Utama

Kuantitas yang diperlukan untuk menentukan kapasitas beban dalam perancangan sistem roda gigi, meliputi :

a. Kuantitas-kuantitas pada lingkaran singgung (pitch) dan lingkaran dasar.

b. Kuantitas-kuantitas yang menentukan perubahan bentuk roda gigi yang terdiri dari factor korigasi, diameter lingkaran kepala dan tinggi kepala gigi

3.1.1. Perhitungan Jumlah gigi

Jumlah gigi ditentukan dari rumus :

(3 1)[Lit. 3 ; hal.437]

Sudut tekan ditentukan, (nilai ini umum dipakai).

Nilai diperoleh dari pendekatan nilai dan ditentukan nilai .

3.2)

Perbandingan roda gigi : dan diketahui dari spesifiksai data-data teknis,dan kuantitas ini digunakan untuk menentukan kuantitas-kuantitas lainnya yang terkait.

(3.3)

(3.4)

(3.5)

(3.6)

3.1.2. Perhitungan Kuantitas-Kuantitas pada Lingkaran Singgung dan Lingkaran Dasar

Diameter lingkaran singgung,

(3.7)

Diameter lingkaran pitch

(3.8)

M o d u l,

(3.9)

Nilai modul & lingkaran singgung

(3.10)

Dari tTabel 22/15, dipilih nilai yang sesuai.

Jarak sumbu poros,

(3.11)

Bila dimensi sesungguhnya belum diketahui, diameter lingkaran pitch gigi dihitung dengan menggunakan persamaan di bawah ini :

(3.12)[Lit. 3 ; hal.251]

yang mana :

P : Daya yang akan ditransmisikan dalam kW,

p : Kekuatan lelah dalam N.m lihat Tabel A15.2,

i : Rasio roda gigi,

n : Putaran permenit,

(pada grafik 4.1).

Formula yang dianjurkan oleh Herman Roloff didalam literature karyanya (hal.455) untuk menentukan lebar roda gigi adalah sebagai berikut :

Untuk pinyon,berlaku :

(3.13)

Sudut kontak miring dapat dihitung dengan persamaan

(2.5)

(Herman Roloff hal.470) :

(3.14)

Diameter lingkaran besar,

(3.15)

Pada persamaan transversal,

(3.16)

3.1.3. Penentuan Faktor Korigasi

Penentuan factor korigasi didasarkan pada kuantitas penampang normal, sedangkan perhitungan diameter lingkaran kepala dan tinggi kepala didasarkan pada kuantitas-kuantitas di penampang transversal.

Korigasi adalah jarak pemunduran atau pemajuan dari atau bentuk pemotong gigi terhadap pusat diameter roda gigi.Tujuannya adalah agar kepala gigi di lingkaran kepala gigi tidak bersentuhan dengan kaki gigi pasangannya pada waktu operasi.Penentuan factor korigasitersebut dapat diperoleh dari persamaan :

(3.17)[Lit. 2 ; hal. 117]

Untuk menentukan nilai digunakan persamaan berikut :

(3.18)[Lit. 2 ; hal. 115]

(3.19)[Lit. 2 ; hal. 117]

Atau dengan menggunakan Tabel 22/3, tetapi sebelumnya dicari dahulu kuantitas-kuantitas sebagai berikut :

(3.20)[Lit. 2 ; hal. 105]

(3.21)[Lit. 2 ; hal. 118]

(3.22)[Lit. 2 ; hal. 117]

Berdasarkan nilai dan, maka dari Tabel 22/3 diperoleh nilai dan.

(3.23)[Lit. 2 ; hal. 106]

(3.24)[Lit. 2 ; hal. 106]

(3.25)[Lit. 2 ; hal. 114]

(3.26)

Pemilihan nilai danberdasarkan DIN 3992 diambil ketentuan sebagai berikut :

Sistem roda gigi dengan roda gigi yang direncanakan digunakan untuk mekanisme transmisi relative rendah.

Sistem roda gigi direncanakan dengan kekuatan yang tinggi.

Biladanbernilai positif, makadankedua roda gigi tersebut akan mempunyai nilai yang besar, sedangkan jarak porosnya tetap sehingga sebagian dari kepla gigi dipotong agar kelonggaran (clearance) antara kepala gigi dan kaki gigi pasangan dapat memenuhi batasan yang disyaratkan.Tinggi pemotongan kepala gigi dinyatakan dengan notasi dan nilaqinya ditentukan sebagai berikut :

(3.27)

K.

EMBED Equation.3

(3.28)

3.1.4. Penentuan Besaran pada Lingkaran Kepala

Perhitungan ini dilakukan pada penampang transversal dengan tujuan untuk mendapatkan kuantitas-kuantitas yang diperlukan untuk penggambaran.

(3.29)[Lit. 2 ; hal. 116]

Diameter lingkaran kepala :

(3.30)

Tinggi kepala gigi :

(3.31)[Lit. 2 ; hal. 118]

3.2. Intensitas Beban Nominal

Jika roda gigi 1 meneruskan gaya (HP) pada putaran (rpm), maka troda gigi penggerak (1) mengalami momen punter sebesar :

(3.32)

dalam hal ini masing-masing variable adalah :

: Momen Puntir ,

: Daya (HP) ,

: Kecepatan putaran (rpm)

Pada saat titik kontakterjadi di titik pitch dan jika saat itu hanya satu pasang gigi saja yang berkontak, maka gaya tangensial nominal adalah:

(3.33)

Gaya tangensialtersebut merupakan kuantitas yang akan dipakai sebagai titik tolak analisa gaya dan tegangan selanjutnya.Niemann menggunakan kuantitas intensitas beban nominal B sebagai parameter disain.yang kuantitas beban nominal ini diformulasikan oleh Niemann sebagai berikut :

(3.34)[Lit. 2 ; hal. 119]

Nilai B juga dapat diperoleh dari hubungan berikut :

(3.35)[Lit. 2 ; hal. 119]

3.3. Rasio Kontak

Nilai perbandingan (rasio) kontakdiperlukan untuk menentukan kuantitas lain, karena itu disini akan dianalisa cara menghitung rasio kontak.

Pada gambar 22/39 dalam literature karya Niemann dicantumkan diagram untuk menentukan dengan parameter dan .

Cara membaca nilai :

Hitung tinggi kepala gigi:

Hitung parameter

:

Dengan memanfaatkan parameter tersebut di atas dan sudut pegang ,maka dapat dibaca nilai sebagai ordinat diagram tersebut.

Nilaidari diagram diatas juga dapat diperoleh dari rumus berikut :

(3.36)

Dengan dihitung dari :

(3.37)

Untuk roda gigi miring :

(3.38)

3.4. Intensitas Beban EfektifIntensitas beban nominal B merupakan kuantitas dinamis. Niemann mencari nilai beban maksimum gigi, dengan menggunakan factor-faktor pengali yang diperoleh secara teoritis dan empiris sebagai berikut :

(3.39)[Lit. 2 ; hal. 119]

yang mana masing-masing variable mendefinisikan :

: Intensitas beban efektif, yaitu nilai maks.dari intensitas beban B yang dinamis,

: Faktor kejut (Tabel 22/18 Niemann),

: Faktor beban dinamis Gambar 22/37 Niemann),

: Faktor distribusi beban sepanjang lebar gigi,

: Faktor kemiringan gigi.

3.4.1. Penentuan Faktor Dinamik

Rumus untuk menghitung adalah :

EMBED Equation.3

(3.40)

dengan :

(3.41)

adalah nilai terbesar dari

Overlap ratio :

(3.42)Nilai ditentukan dari gambar 22/37 Niemann dengan terlbih dahulu menghitung dua parameter, yaitu v : kecepatan tangensial dan .

Di bawah ini dicantumkan rumus-rumus untuk menghitung

Ketidaktelitian jarak pitch, , (DIN 3961) :

(3.43)

diperoleh dari table 22/12 Niemann.

: diameter pitch terbesar pasangan roda gigi.

Ketidaktelitian arah gigi, dihitung dari :

(3.44)

diperoleh dari tablel 22/12 Niemann.

Ketidaktelitian arah gigi efektif (setelah running-in) adalah :

(3.45)

3.4.2. Penentuan Faktor Distribusi Beban

Nilai ditentukan dari Tabel 22/19 Niemann.

Parameter untuk menentukan adalah T :

(3.46)

dalam hal ini :

1 untuk pasangan roda gigi baja,

0,75 untuk pasangan roda gigi baja besi cor,

0,55 untuk pasangan roda gigi besi cor.

Ada dua macam nilai , yaitu nilai linear untuk beban yang terbagi lurus memanjang disepanjang lebar gigi, dan nilai parabolic untuk beban yang terbagi secara parabola ketika proses running-in berlangsung dengan baik.

3.4.3. Penentuan Faktor Kemiringan Gigi

Nilaiuntuk roda gigi miring dengan sudut pegang normaldapat dilihat pada gambar 22/38 Niemann.

3.5. Tegangan Kali Gigi Efektif

Secara teoritis, tegangan kaki gigi dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut :

Z.q.B

(3.47)

Tegangan kaki gigi yang sebenarnya terjadi (efektif) :

(3.48)

yang mana :

dapat diperoleh dari gambar 22/40 didalam literature karya Niemann, dengan parameter :jumlah gigi dan factor korigasi X.

dapat dihitung dengan menggunakan rumus-rumus berikut :

(3.49)

(3.50)

Dengan :

(3.51)

3.6. Tekanan Permukaan Gigi Efektif

Tekanan permukaan gigi teoritis adalah :

dan

(3.52)

Tekanan permukaan yang sebenarnya adalah :

(3.53)

Dengan :

dan

(3.53.a)

(3.53.b)

(3.53.c)

(3.53.d)

3.7. Faktor Keamanan dan Umur Gigi

3.7.1. Faktor Keamanan untuk Tegangan Kaki Gigi

Faktor keamanan didefinisikan :

(3.54)

Dengan adalah material seperti yang tercantum pada tabel 22/25 Niemann.

3.7.2. Faktor Keamanan Terhadap Pitting

Menurut Niemann, tekanan permukaan yang diijinkan, ,agar tidak terjadi pitting adalah :

(3.55)

; untuk roda gigi yang terbuat dari material yang tercantum dalam Tabel

22/25 jika roda gigi pasangannya terbuat dari baja ;

; untuk roda gigi yang pasangannya terbuat dari besi cor ;

; untuk roda gigi yang pasangannya terbuat dari material dengan modulus elastisitas E.

; jika nilai kekerasan permukaan H menyimpang dari nilai kekerasan permukaan H seperti yang tercantum dalam Tabel 22/25 dan Nilai H< 650 ;

; untuk kasus-kasus lain ;

: nilainya tergantung dari kecepatan V (m/s)

(3.56)

: nilainya tergantung dari viskositas V(cst) minyak pelumas pada temperature kerja.

Pedoman untuk nilai viskositas minyak pelumas V 50 (cst pada C), dengan pasangan roda gigi terletak dalam rumah roda gigi tertutup dan suhu minyak pelumas sampaiC, tercantum pada Tabel 22/28 Niemann.

Nilai diambil dari Tabel 22/25 untuk umur Roda gigi yang panjang, atau diambil dari Gambar 22/41 untuk umur terbatas.

3.7.3. Faktor Keamanan Terhadap Scorring

Faktor keamanan terhadap scorring, (S) adalah :

(3.57)

tang mana :

(3.58)

dengan merupakan nilai terbesar dari :

atau

secara umum :

(3.59)

diperoleh dari Gambar 22/43 Niemann.

Sebelum mencari ,nilai harus diketahui dahulu.

ditentukan dengan bantuan Tabel 22/29 Niemann.

3.7.4. Umur Roda Gigi

Bila seluruh dan lebih besar dari pada 1, maka umur roda gigi menjadi tak berhingga (L = ).Namun bila salah satu dari ketiga factor keamanan itu lebih kecil dari pada 1, maka umurnya terbatas.Pada kondisi ini, umur roda gigi ditentukan sebagai berikut :

(3.60)

Nilai yang terkecil dipilih sebagai umur roda gigi.

BAB IV

PERHITUNGAN RODA GIGI

Dalam perancangan ini, penulis akan menganalisa sistem roda gigi pada mobil Suzuki APV Arena dengan kapasitas silinder 1493 cc, transmisi manual 5 kecepatan dan automatic 4 kecepatan, akan tetapipenulis hanya akan membahas untuk automatic 4 kecepatan. Pada analisa ini roda gigi lurus menghantarkan daya sebesar 105 HP pada putaran pinyon (penggerak) 6000 rpm, rasio kecepatan 1 : 3. Tegangan statis ijin pinyon dan roda gigi yang digerakkan, jumlah gigi pinyon () adalah 20 dan lebarnya 15 kali modul (m). Dengan data yang ada penulis akan merencanakan modul, lebar gigi, diameter pinyon (penggerak).

4.1. Data - Data

Fator bentuk gigi adalah ;

Velocity factor ;

Tenaga yang ditransmisikan ;

P = 105 HP

Putaran pinyon ;

np = 6000 rpm

Tegangan statis ijin RG pinyon ;

Tegangan statis ijin RG yang digerakkan ;

Jumlah gigi pinyon ;

Lebar gigi ;

b = 15m (modul)

Safety factor ;

Perbandingan roda gigi :

a. Gigi I= 2,826

b. Gigi II= 1,493

c. Gigi III= 1,000

d. Gigi IV= 0,730

e. Reverse= 2,703

4.2. Menentukan Kecepatan

4.3. Menentukan Beban Tangensial

Karena , jadi :

4.4. Menentukan Faktor Bentuk Gigi pinyon (penggerak)

4.5. Menentukan Faktor BentukGigi yang Digerakkan

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

Sehingga :

Karena

EMBED Equation.3 >,maka pinyon lebih kuat.

4.6. Menentukan Modul

Faktor kecepatan (velocity faktor).

untukroda gigi akurat

Untuk mencari modul (m) dengan menggunakan trial & error.

Maka hasil yang didapat mendekati angka 0,8cm yaitu 0,84cm.

Sehingga didapat standar modul ; m = 0,8 cm.

4.7. Menentukan Lebar Gigi

Lebar gigi ;b= 15m

= 15 x 0,8 cm

= 12 cm

4.8. Menentukan Diameter Roda Gigi Pinyon (penggerak)

Dp = m.Zp

= 0,8 x 20

= 16 cm

4.9. Menentukan Diameter Poros Penggerak

4.10. Menentukan Diameter Roda Gigi yang Digerakkan

Pada gigi I:

cm

Pada gigi II :

cm

Pada gigi III :

cm

Pada gigi IV :

cm

Reverse:

cm

BAB IV

KESIMPULAN

Dari data dan analisa yang dilakukan penulis pada mobil Suzuki APV arena dengan kapasitas silinder1493cc, transmisi automatic 4 kecepatan, penulis mengambil kesimpulan diantaranya adalah :

1. Daya maksimum

()= 105 HP

2. Putaran maksimum

()= 6000 rpm

3. Tegangan statis ijin roda gigi pinyon

()=

4. Tegangan statis ijin roda gigi yang digerakkan()=

5. Jumlah gigi pinyon

()= 20

6. Lebar gigi

()= 15m

7. Perbandingan roda gigi :

Gigi I

= 2,826

Gigi II

= 1,493

Gigi III

= 1,000

Gigi IV

= 0,730

Reverse

= 2,703

8. Beban tangensial

()=

9. Faktor bentuk gigi pinyon

()= 0,1084

10. Faktor bentuk gigi yang digerakkan

()= 0,1084

11. Modul

()= 0,8 cm

12. Diameter roda gigi pinyon

()= 16 cm

13. Diameter poros penggerak

()= 4 cm

14. Diameter roda gigi yang digerakkan/gigi I

()= 45,2 cm

15. Diameter roda gigi yang digerakkan/gigi II

()= 23,9 cm

16. Diameter roda gigi yang digerakkan/gigi III

()= 16,0 cm

17. Diameter roda gigi yang digerakkan/gigi IV

()= 11,7 cm

18. Diameter roda gigi yang digerakkan/gigi reverse()= 43,2 cm

Dalam perencanaan ini penulis hanya dapat menganalisa secara teoritis,sedangkan perencanaan ini belum diuji kebenarannya dalam praktek maupun keadaan sebenarnya, jika ada kesalahan dalam penulisan rumus maupun perhitungan penulis berharap agar diberitahu sebagai masukan untuk penulisan-penulisan makalah berikutnya.

DAFTAR PUSTAKA

1. Niemann,Gustav,.Machine Element.Volume I.Springer Verlag.Berlin. 1978.

2. Niemann, G.Alih Bahasa oleh Ir. Bambang Priambodo dan

Ir. Anton Budiman Dipl. Ing-Mobil Oil Indonesia. Elemen Mesin ;Disain dan Kalkulasi dari Sambungan, Bantalan dan Poros. Jilid 1. Edisi ke 2.

Penerbit Erlangga. Jakarta. 1986.

3. Roloff,Herman,.Machine Element. Springer-Verlag, Berlin. 1982.

4. Khurmi R. S. ,Gupta J.K.A.Textbook of machine Design (In MKS and SI Units)

ThridEdition. Eurasia Publishing House (Pvt) Ltd. New Delhi. 1982.

5. Sularso, Ir, MsME dan Suga, Kyokatsu. Dasar Perencanaan dan

Pemilihan Elemen Mesin

_1279023360.unknown

_1279457377.unknown

_1279462151.unknown

_1280251387.unknown

_1280255137.unknown

_1280315652.unknown

_1280316962.unknown

_1280317592.unknown

_1280317983.unknown

_1280318206.unknown

_1280318420.unknown

_1280318455.unknown

_1280318322.unknown

_1280318076.unknown

_1280317832.unknown

_1280317901.unknown

_1280317684.unknown

_1280317034.unknown

_1280317129.unknown

_1280316986.unknown

_1280315989.unknown

_1280316867.unknown

_1280316919.unknown

_1280316787.unknown

_1280316809.unknown

_1280315880.unknown

_1280315936.unknown

_1280315804.unknown

_1280313495.unknown

_1280315347.unknown

_1280315573.unknown

_1280315640.unknown

_1280315501.unknown

_1280313867.unknown

_1280315219.unknown

_1280314318.unknown

_1280315102.unknown

_1280313848.unknown

_1280256900.unknown

_1280313329.unknown

_1280313401.unknown

_1280257187.unknown

_1280256282.unknown

_1280256714.unknown

_1280256160.unknown

_1280252438.unknown

_1280252890.unknown

_1280254881.unknown

_1280255038.unknown

_1280253041.unknown

_1280252711.unknown

_1280252837.unknown

_1280252527.unknown

_1280252043.unknown

_1280252364.unknown

_1280252402.unknown

_1280252315.unknown

_1280251603.unknown

_1280251705.unknown

_1280251492.unknown

_1280247508.unknown

_1280250405.unknown

_1280250787.unknown

_1280251082.unknown

_1280251295.unknown

_1280250918.unknown

_1280250593.unknown

_1280250658.unknown

_1280250479.unknown

_1280248582.unknown

_1280250297.unknown

_1280250362.unknown

_1280248835.unknown

_1280250210.unknown

_1280248312.unknown

_1280248373.unknown

_1280247658.unknown

_1280248128.unknown

_1279462871.unknown

_1279463428.unknown

_1279463925.unknown

_1279524183.unknown

_1279463563.unknown

_1279463089.unknown

_1279463191.unknown

_1279463071.unknown

_1279462594.unknown

_1279462809.unknown

_1279462837.unknown

_1279462716.unknown

_1279462405.unknown

_1279462488.unknown

_1279462365.unknown

_1279459641.unknown

_1279461081.unknown

_1279461584.unknown

_1279461722.unknown

_1279461986.unknown

_1279461615.unknown

_1279461243.unknown

_1279461493.unknown

_1279461159.unknown

_1279460439.unknown

_1279460690.unknown

_1279461049.unknown

_1279460523.unknown

_1279459988.unknown

_1279460177.unknown

_1279459903.unknown

_1279458543.unknown

_1279459115.unknown

_1279459509.unknown

_1279459557.unknown

_1279459206.unknown

_1279458844.unknown

_1279459023.unknown

_1279458728.unknown

_1279457762.unknown

_1279458148.unknown

_1279458391.unknown

_1279457866.unknown

_1279457559.unknown

_1279457684.unknown

_1279457465.unknown

_1279114226.unknown

_1279453175.unknown

_1279454533.unknown

_1279456690.unknown

_1279457151.unknown

_1279457305.unknown

_1279456955.unknown

_1279456306.unknown

_1279456634.unknown

_1279454702.unknown

_1279453944.unknown

_1279454098.unknown

_1279454315.unknown

_1279453986.unknown

_1279453647.unknown

_1279453715.unknown

_1279453298.unknown

_1279115498.unknown

_1279115856.unknown

_1279116270.unknown

_1279453115.unknown

_1279116052.unknown

_1279115638.unknown

_1279115746.unknown

_1279115630.unknown

_1279114638.unknown

_1279114860.unknown

_1279115428.unknown

_1279114785.unknown

_1279114576.unknown

_1279026625.unknown

_1279030708.unknown

_1279031235.unknown

_1279031441.unknown

_1279031723.unknown

_1279031332.unknown

_1279030875.unknown

_1279031026.unknown

_1279030840.unknown

_1279030138.unknown

_1279030523.unknown

_1279030617.unknown

_1279030385.unknown

_1279030016.unknown

_1279030113.unknown

_1279029820.unknown

_1279025393.unknown

_1279025831.unknown

_1279025903.unknown

_1279026362.unknown

_1279025883.unknown

_1279025472.unknown

_1279025622.unknown

_1279025428.unknown

_1279024857.unknown

_1279024999.unknown

_1279025033.unknown

_1279024894.unknown

_1279023788.unknown

_1279024284.unknown

_1279023432.unknown

_1279013228.unknown

_1279021735.unknown

_1279022474.unknown

_1279022811.unknown

_1279023081.unknown

_1279023179.unknown

_1279022833.unknown

_1279022765.unknown

_1279022780.unknown

_1279022495.unknown

_1279021924.unknown

_1279022161.unknown

_1279022339.unknown

_1279022077.unknown

_1279021840.unknown

_1279021865.unknown

_1279021755.unknown

_1279019290.unknown

_1279020735.unknown

_1279021266.unknown

_1279021583.unknown

_1279021087.unknown

_1279020496.unknown

_1279020545.unknown

_1279019483.unknown

_1279014330.unknown

_1279018918.unknown

_1279019098.unknown

_1279014569.unknown

_1279013571.unknown

_1279014015.unknown

_1279013316.unknown

_1279010046.unknown

_1279011209.unknown

_1279011917.unknown

_1279012672.unknown

_1279013099.unknown

_1279012480.unknown

_1279011701.unknown

_1279011866.unknown

_1279011376.unknown

_1279010735.unknown

_1279011008.unknown

_1279011027.unknown

_1279010794.unknown

_1279010640.unknown

_1279010699.unknown

_1279010535.unknown

_1278745210.unknown

_1278848578.unknown

_1278852347.unknown

_1278856946.unknown

_1278848701.unknown

_1278750034.unknown

_1278750597.unknown

_1278749745.unknown

_1278744580.unknown

_1278745015.unknown

_1278745036.unknown

_1278744811.unknown

_1278743847.unknown

_1278744196.unknown

_1278743835.unknown