PERANCANGAN ULANG TRANSMISI RODA GIGI 1 PADA MOBIL TOYOTA HIACE 2.5L LAPORAN PRAKTIKUM DESAIN ELEMEN MESIN 3 Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat kelulusan

PERANCANGAN ULANG TRANSMISI RODA GIGI 1 PADA MOBIL TOYOTA HIACE 2.5L

LAPORAN PRAKTIKUM DESAIN ELEMEN MESIN 3 Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat kelulusan Praktikum Desain Elemen Mesin 3

Oleh : Dheny Dharmawan 2111141075 JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS JENDERAL ACHMAD YANI 2017

LAPORAN PRAKTIKUM DESAIN ELEMEN MESIN 3


Oleh : Dheny Dharmawan 2111141075 JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS JENDERAL ACHMAD YANI 2017

Lembar Pengesahan “PERANCANGAN ULANG TRANSMISI RODA GIGI 1 PADA MOBIL TOYOTA HIACE 2.5L”

Oleh : Dheny Dharmawan 2111141075

JURUSAN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS JENDERAL ACHMAD YANI

Tim Pembimbing

Cimahi, 28 Mei 2017

Mengetahui, Koordinator

Dosen Pembimbing

( War’an Rosihan, S.T., M.T., )

( Riki Anggriawan, S.T.,)

NID. 4121 178 68

NID. 4121 847 90

iii

Fakultas Teknik Unjani

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Jenderal Achmad Yani : Nama

: DHENY DHARMAWAN

Nomor Induk Mahasiswa

: 2111141075

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Jenderal Achmad Yani karya ilmiah saya yang berjudul : “Perancangan Ulang Transmisi Roda Gigi 1 Pada Mobil Toyota Hiace 2.5L” beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan kepada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Jenderal Achmad Yani hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikannya di Internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis. Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya.

Cimahi, 28 Mei 2017

(Dheny Dharmawan)

iv


Kata Pengantar

Alhamdulillahirrabil’alaamiin, penulis panjatkan kepada kehadirat Illahirrabi, atas rahmat dan karunia-Nya penulis dapat untuk menyelesaikan laporan praktikum desain elemen 3 dengan judul “PERANCANGAN ULANG TRANSMISI RODA GIGI 1 PADA MOBIL TOYOTA HIACE 2.5L”. Shalawat beserta salam semoga selalu tercurah limpahkan kepada junjungan semesta alam Nabi Muhammad SAW. keluarganya, sahabatnya, dan ummatnya yang teguh terhadap agama Islam. Aamiin. Laporan praktikum ini diajukan untuk memenuhi syarat kelulusan dari mata kuliah Parktikum Desain Elemen Mesin 3. Ucapan terimakasih penulis sampaikan kepada : 1. ‫ ه‬SWT., yang telah memberikan akal, pikiran dan kesehatan baik ruhani serta jasmani sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan praktikum Desain Elemen Mesin 3. 2. Kedua orang tua penulis yang telah memberikan dukungan moral dan materi dalam penyusunan laporan akhir Praktikum Desain Elemen Mesin 3. 3. Bapak Riki Anggriawan, S.T., dan Ibu Wiwin Widaningrum S.T., M.T., selaku dosen pembimbing dalam penyusunan laporan Praktikum Desain Elemen Mesin 3. 4. Bapak War’an Rosihan S.T., M.T., selaku koordinator praktikum matakuliah Desain Elemen Mesin 3. 5. Saudara – saudara penulis yang telah memberi masukan dan dukungan dalam penyusunan laporan Praktikum Desain Elemen Mesin 3. Penulis sangat menyadari dalam penulisan laporan akhir Praktikum Desain Elemen Mesin 3 terdapat banyak kekurangan, baik dari segi tata penulisan, maupun tata bahas dan proses analisanya. Oleh karena itu, penulis sangat mengharapkan kritik

v


dan saran yang mendukung untuk membangun penulisan dan analisa yang lebih baik lagi kedepannya. Akhirnya segala puji hanyalah milik-Nya semata, dan hanya atas petunjuk serta rahmat-Nya laporan ini dapat diselesaikan dan semoga pula dapat memberikan manfaat pada seluruh pembaca.

Cimahi, 28 Mei 2017

Penulis,

vi


Abstrak


Oleh : Dheny Dharmawan/2111141075 Mahasiswa Teknik Mesin FT – UNJANI [email protected]

Abstract. Transmission is one of the power transfer system from the engine to the differential then the axle spindle which causes the wheel to spin and drive the car, which serves gain variation torque and speed according to road conditions and loading conditions, Which generally use gear ratios and to reduce rotation to obtain the suitability of the engine power with the vehicle load. In practical measurement is perfomed either mathematically or manually to get dimensions of gear. And then find the work on forces. As well as searching for nG and n safety factors for UNS materials G10400 drawn 1000 oF based on bending resistance limits and surface tired strengths of teeth. Keyword : Design of Machine Elements, Transmisions System, Helixal Gear

Abstrak. Transmisi adalah salah satu dari sistem pemindah tenaga dari mesin ke diferensial kemudian keporos axle yang mengakibatkan roda dapat berputar dan menggerakkan mobil, yang berfungsi mendapatkan variasi momen dan kecepatan sesuai dengan kondisi jalan dan kondisi pembebanan, yang pada umumnya dengan menggunakan perbandingan-perbandingan roda gigi dan untuk mereduksi putaran sehingga diperoleh kesesuaian tenaga mesin dengan beban kendaraan. Dalam praktikum ini dilakukan pengukuran baik secara matematis maupun secara manual untuk mendapatkan ukuran dimensi dari roda gigi. kemudian dicari gaya – gaya yang bekerja pada roda gigi tersebut. Serta mencari faktor keamanan nG dan n untuk bahan UNS G10400 drawn 1000oF didasarkan pada batas tahanan lentur dan kekuatan lelah permukaan dari gigi Kata kunci : Desain Elemen Mesin, Perancangan, Sistem Transmisi, Roda Gigi Miring.

vii


Daftar Isi

halaman Halaman Pengesahan .................................................................................................iii Lembar Pernyataan Persetujuan Publikasi Karya Ilmiah .......................................... iv Kata Pengantar ...........................................................................................................v Abstrak .......................................................................................................................vi Daftar Isi ....................................................................................................................viii Daftar Gambar ............................................................................................................x Daftar Tabel ...............................................................................................................xi 1. Pendahuluan 1.1. Latar Belakang ..............................................................................................1 1.2. Rumusan Masalah .........................................................................................1 1.3. Tujuan ..........................................................................................................1 1.4. Manfaat .........................................................................................................2 1.5. Batasan Masalah............................................................................................2 1.6. Sistematika Penulisan....................................................................................2 2. Teori Dasar 2.1. Sistem Transmisi ...........................................................................................4 2.1.1. Definisi Sistem Transmisi ........................................................................4 2.1.2. Komponen – komponen Transmisi ..........................................................5 2.1.3. Fungsi Komponen Transmisi ...................................................................6 2.1.4. Sistem Transmisi Roda Gigi ....................................................................7 2.2. Sistem Transmisi Roda Gigi .........................................................................7 2.2.1. Klasifikasi Roda Gigi ...............................................................................7 2.2.2. Perbandingan Putaran dan Perbandingan Roda Gigi ...............................15 2.2.3. Nama – nama Bagian Roda Gigi ..............................................................16 2.2.4. Roda Gigi Miring yang Sejajar – Kinematika..........................................18 2.2.5. Analisa Gaya pada Roda Gigi Miring ......................................................22 viii


2.2.6. Analisa Kekuatan .....................................................................................23 3. Metodologi 3.1. Flowchart ......................................................................................................26 3.2. Spesifikasi Kendaraan ...................................................................................27 3.3. Spesifikasi Sistem Transmisi Roda Gigi 1 ....................................................27 4. Hasil Dan Pembahasan 4.1. Spesifikasi Kendaraan ...................................................................................29 4.2. Spesifikasi Roda Gigi....................................................................................29 4.3. Perhitungan Roda Gigi ..................................................................................30 4.3.1. Dimensi Roda Gigi ...................................................................................30 4.3.2. Gaya – gaya yang Bekerja........................................................................33 4.3.3. Diagram Benda Bebas (DBB) ..................................................................34 4.3.4. Faktor Kemanan nG dan n untuk batas ketahanan lentur & kekuatan lelah permukaan ................................................................................................37 5. Penutup 5.1. Kesimpulan ...................................................................................................44 5.2. Saran .............................................................................................................46 Daftar Pustaka..........................................................................................................47 Lampiran – lampiran...............................................................................................48

ix


Daftar Gambar

halaman Gambar 2.1. Bagian bagian Transmisi ..................................................................... 5 Gambar 2.2. Komponen Roda Gigi Transmisi ......................................................... 6 Gambar 2.3. Rodagigi Lurus .................................................................................... 9 Gambar 2.4. External gear ....................................................................................... 9 Gambar 2.5. Rack gear and pinion ........................................................................... 10 Gambar 2.6. Surface Gear ........................................................................................ 10 Gambar 2.7. Helixal Gear ........................................................................................ 10 Gambar 2.8. Worm Gear .......................................................................................... 13 Gambar 2.9. Profile Gear ......................................................................................... 14 Gambar 2.10. Bagian – bagian Roda Gigi ................................................................ 16 Gambar 2.11. Sepasang roda gigi miring ................................................................ 19 Gambar 2.12. Involute Gear ..................................................................................... 19 Gambar 2.13. Normal Circular Pitch ....................................................................... 20 Gambar 2.14. Sebuah silinder yang dipotong oleh suatu bidang yang miring ......... 21 Gambar 2.15. Gaya – gaya Reaksi yang Bekerja pada Roda Gigi Miring ............... 22 Gambar 2.16. Faktor Geometri (J) ........................................................................... 24 Gambar 3.1. Skematis Roda Gigi pada Sistem Transmisi Roda Gigi 1 ................... 27 Gambar 4.1. DBB Pinion ......................................................................................... 34 Gambar 4.2. DBB Gear ............................................................................................ 36 Gambar 4.3. Faktor – faktor yang mempengaruhi batas ketahanan gigi .................. 38 Gambar 4.4. Tabel untuk menentukan faktor nG ...................................................... 39 Gambar 4.5. Untuk Menentukan Kekuatan Herzian ................................................ 40 Gambar 4.5. Harga Cp .............................................................................................. 42

x


Daftar Tabel

halaman Tabel 2.1. Klasifikasi Roda Gigi Berdasarkan Letak Poros ...................................... 7

xi


1. PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Masalah Perancangan sistem transmisi pada kendaraan adalah bagian terpenting pada sebuah kendaraan. Transmisi merupakan sebuah sistem yang berfungsi untuk mengonversi torsi dan kecepatan (putaran) dari mesin menjadi torsi dan kecepatan yang bervariatif untuk diteruskan ke penggerak akhir. Pada sistem transmisi tersbut terdapat komponen roda gigi yang berfungsi untuk meneruskan daya dari engine ke propeler shaft pada kendaraan khusunya mobil. Konversi ini umumnya mengubah keceatan putar yang tinggi ke kecepatan putar yang lebih rendah tetapi lebih bertenaga bertenaga dan sebaliknya.

Torsi tertinggi pada suatu mesin

umumnya terjadi pada sekitar pertengahan dari batas putaran mesin yang diijinkan, sedangkan kendaraan memerlukan torsi terteinggi pada saat

start

engine.selain itu, kendaraan yang berjalan pada jalan yang mendaki memerlukan torsi yang lebih tinggi dibandingkan kendaraan yang berjalan mendatar. Kendaraan yang berjalan dengan kecepatan rendah memerlukan torsi yang lebih tinggi di bandingjan kecepatan tinggi. Kondisi operasi yang berbeda tersebut diperlukan sistem transmisi agar kebutuhan tenaga dapat dipenuh oleh mesin. Pada tugas Praktikum Desain Elemen Mesin 3 ini akan dihitung roda gigi pada sistem transmisi yang berfungsi untuk meneruskan gaya atau momen torsi dari engine. Peranan roda gigi berperan sebagai pereduksi putaran dana momen torsi pada keadaan yang bervariatif dan diperlukan perancangan yang sesuai dengan kondisi yang diharapkan. Maka dari itu dalam Praktikum Desain Elemen Mesin 3 ini, penulis akan mengambil judul “Perancangan Ulang Transmisi Roda Gigi 1 Pada Kendaraan Toyota Hiace 2.5L”. 1.2. Rumusan Masalah Rumusan masalah yang akan dibahas dalam penulisan laporan ini meliputi hal – hal berikut ini : a. Bagaimana cara kerja sistem transmisi roda gigi? b. Komponen – komponen terkait pada sistem roda gigi.

1


c. Mengetahui gaya dan tegangan yang terjadi pada komponen – komponen sistem roda gigi. 1.3. Tujuan Tujuan yang ingin dicapai oleh penulisan, dalam penulisan laporan praktikum ini adalah : a. Mengetahui komponen – komponen sistem transmisi roda gigi. b. Mengetahui cara kerja pada sistem transmisi roda gigi. c. Dapat menghitung gaya – gaya yang terjadi pada komponen – komponen roda gigi. 1.4. Batasan Masalah Dalam

penulisan

laporan

praktikum

ini,

penulis

akan

membatasi

permasalahan apa saja yang akan dibahas dan dikerjakan meliputi : a. Prinsip kerja dari sistem transmisi roda gigi 1. b. Ukuran – ukuran yang terkait dengan komponen – komponen sistem transmisi roda gigi 1. c. Perhitungan gaya – gaya dan tegangan yang terjadi pada komponen sistem transmisi roda gigi 1. 1.5. Sistematika Penulisan Sistematika penulisan dalam laporan Praktikum Desain Elemen Mesin 3 ini, adalah sebagai berikut : 1. Pendahuluan, berisikan hal – hal sebagai berikut 1.1. Latar Belakang, berisikan uraian alasan di ambilnya judul Perancangan Ulang Sistem Transmisi Roda Gigi Pada Mobil Toyota Hiace 2.5L. 1.2. Rumusan Masalah, berisikan hal – hal yang mungkin akan terjadi pada pemilihan judul Perancangan Ulang Sistem Transmisi Roda Gigi Pada Mobil Toyota Hiace 2.5L. 1.3. Tujuan, berisikan hal – hal yang ingin dicapai dari pemilihan judul Perancangan Ulang Sistem Transmisi Roda Gigi Pada Mobil Toyota Hiace 2.5L. 1.4. Batasan Masalah, berisikan masalah – masalah yang akan dikerjakan / diselesaikan dalam penulisan laporan praktikum Desain Elemen Mesin 3. 1.5. Sistematika Penulisan.

2


2. TEORI DASAR, berisikan teori pendukung mengenai penyusunan laporan akhir tentang Desain Elemen Mesin 3, yang berkaitan dengan sistem transmisi roda gigi. 3. METODOLOGI, berisikan hal – hal berikut ini : 3.1. Flowchart 3.2. Spesifikasi Kendaraan 3.3. Hasil Pengukuran Sistem Transmisi Roda Gigi 1 4. HASIL DAN PEMBAHASAN, berisikan hasil – hasil dari penghitungan yang terkait dengan paramater dari teori dasar. 5. PENUTUP,berisikan kesimpulan dan saran dari hasil penghitungan pada bab sebelumnya.

3


2. TEORI DASAR

2.1. Sistem Transmisi 2.1.1. Definisi Sistem Transmisi Sistem transmisi berfungsi untuk meneruskan putaran dari mesin ke arah putaran roda penggerak, dan untuk mengatur kecepatan putaran dan momen yang dihasilkan oleh putaran mesin saat kendaraan dinyalakan. Momen yang dihasilkan oleh mesin mendekati konstan dan tenaga bertambah seusai dengan putaran mesin. Momen yang besar dibutuhkan saat pertama kali mesin dinyalakan atau saat melewati jalan dengan kemiringan tertentu. Sedangkan pada jalan yang rata momen yang besar tidak dibutuhk, kecuali kecepatan. Transmisi digunakan untuk mengatasi permasalahan ini, yaitu dengan cara menukar kombinasi gigi, untuk merubah tenaga mesin menjadi momen sesuai dengan dengan kondisi jalan dan memindahkan momen tersebut ke roda – roda. Bila kendaraan berjalan mundur, arah putaran dibalik oleh transmisi sebelum dipindahkan ke roda (NewStep :2) Secara sederhana dapat dijelaskan sistem transmisi, merupakan sistem yang berfungsi untuk mengonversi torsi dan kecepatan (putaran) dari mesin menjadi torsi dan kecepatan yang berbeda – beda untuk diteruskan ke pengerak akhir. Konversi ini mengubah kecepatan putar yang tinggi, menjadi lebih rendah tetapi bertenaga. Salah satu sistem transimisi adalah roda gigi. 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 : a. Sistem transmisinya lebih ringkas, putaran lebih tinggi dan daya yang besar. b. Sistem yang kompak sehingga konstruksinya sederhana. c. Kemampuan menerima beban lebih tinggi. d. Efisiensi pemindahan dayanya tinggi karena faktor terjadinya slip sangat kecil. e. Kecepatan transmisi rodagigi dapat ditentukan sehingga dapat digunakan dengan pengukuran yang kecil dan daya yang besar.

4


2.1.2. Komponen – Komponen Transmisi Bagian bagian dari transmisi manual adalah sebagai berikut :

Gambar 2.1. Bagian bagian Transmisi

Keterangan : 1. Poros dan roda gigi perantara gigi mundur 2. Poros roda gigi yang digerakkan dan kunci 3. Satuan poros keluar 4. Cincin sinkromes 5. Satuan poros masuk 6. Satuan roda gigi yang digerakkan dan cincin penutup samping Dan berikut pada gambar 2.2 adalah komponen sitem Roda gigi pada transmisi 4 percepatan :

5


Gambar 2.2. Komponen Roda Gigi Transmisi

Keterangan; 1. Cincin perapat 2. Roda gigi penggerak speedometer, spacer (tabung) dan pasak. 3. Satuan penahan bantalan, bos bantalan, roda gigi pertama dan cincin sinkromes. 4. Peluru pengunci 5. Satuan hub kopling no.1, cincin sinkromes dan roda gigi kedua dan mundur 6. Cincin perapat 7. Satuan hub kopling no.2 , cincin sinkromes dan roda gigi ketiga dan empat 2.1.3. Fungsi Komponen Transmisi a. b.

c. d.

Komponen utama dari tramisi manual adalah sebagai berikut : Transmission input shaft (Poros input transmisi), yaitu komponen yang menerima moment output dari unit kopling. Transmission gear (roda gigi transmisi), yaitu Untuk mengubah input dari mesin menjadi output gaya torsi yang meninggalkan transmisi sesuai dengan kebutuhan kendaraan. Synchroniser/synchro-mesh (Gigi penyesuai), adalah perlengkapan yang memungkinkan pemindahan kecepatan pada kondisi putaran yang tinggi. Gear shift lever (Tuas pemindah presnelling dan Shift fork atau Garpu pemindah), adalah komponen yang berfungsi untuk mengoperasikan transmisi oleh pengemudi.

6


e. Output shaft (Poros output), adalah untuk menyalurkan moment atau tenaga yang sudah diolah melalui proses reduksi ke komponen sistem pemindah tenaga selanjutnya. 2.1.4. Sistem Transmisi Roda Gigi Berikut bebeapa jenis sistem transmisi roda gigi yang dipergunakan pada transmisi, yaitu antara lain : a. Spur Gear – bentuk giginya lurus sejajar dengan poros, dipergunakan untuk roda gigi geser atau yang bisa digeser (Sliding mesh). b. Helical Gear – bentuk giginya miring terhadap poros, dan Roda gigi jenis Double Helical – bentuk giginya dobel miring terhadap poros dipergunakan untuk roda gigi tetap atau yang tidak bisa digeser (Constant mesh dan synchromesh). c. Roda gigi jenis Epicyclic – bentuk giginya lurus atau miring terhadap poros, dipergunakan untuk roda gigi yang tidak tetap kedudukan titik porosnya (Constant mesh). 2.2. Sistem Transmisi Roda Gigi Roda gigi berfungsi untuk putaran mentransmisikan daya besar dan tinggi. Pada roda gigi daya diteruskan oleh gigi – gigi yang terdapat disekeliling roda gigi. Keuntungan dari digunakannya sistem transmisi roda gigi, yaitu antara lain : a. Sistem transmisinya lebih ringkas, putaran lebih tinggi dan daya yang besar. b. Sistem yang kompak sehingga konstruksinya sederhana. c. Kemampuan menerima beban lebih tinggi. d. Efisiensi pemindahan dayanya tinggi karena faktor terjadinya slip sangat kecil. e. Kecepatan transmisi rodagigi dapat ditentukan sehingga dapat digunakan dengan pengukuran yang kecil dan daya yang besar. 2.2.1. Klasifikasi Roda Gigi Roda gigi diklasifikasikan berdasakan hal – hal berikut, yaitu : a. Letak Poros Tabel 2.1. Klasifikasi Roda Gigi Berdasarkan Letak Poros Letak Poros Rodagigi dengan

Roda Gigi

Keterangan

Rodagigi lurus

Klasifikasi atas dasar bentuk

Rodagigi miring

alur gigi

7


poros sejajar Rodagigi miring ganda

Rodagigi dengan poros berpotongan

Rodagigi luar

Arah putaran berlawanan

Rodagigi dalam dan pinion

Arah putaran sama

Batang gigi dan pinion

Gerakan lurus dan berputar

Rodagigi kerucut lurus

Klasifikasi atas dasar bentuk

Rodagigi kerucut spiral

jalur gigi

Rodagigi kerucut zerol Rodagigi kerucut miring Rodagigi kerucut miring ganda Rodagigi

Rodagigi

dengan

permukaan dengan berpotongan

poros

berbentuk

poros berpotongan

istimewa

Rodagigi miring silang

Kontak gigi

Batang gigi miring silang

Gerak lurus dan berputar

Rodagigi cacing silindris Rodagigi dengan poros silang

Rodagigi

cacing

selubung

ganda Rodagigi cacing samping Rodagigi hiperboloid Rodagigi hipoid Rodagigi permukaan silang

b. Arah Putaran Menurut arah putarannya, rodagigi dapat dibedakan atas : 1. Rodagigi luar ; arah putarannya berlawanan. 2. Rodagigi dalam dan pinion ; arah putarannya sama c. Bentuk Jalur Gigi Berdasarkan bentuk jalir giginya, roda gigi dibedakan atas : 1. Roda Gigi 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


Gambar 2.3. 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 5. Efisiensi keseluruhan untuk masing-masing tingkat 96% - 99% tergantung disain dan ukuran. ( i )

= Perbandingan kecepatan antara penggerak dengan yang

digerakkan Jenis-jenis rodagigi lurus antara lain : -

Rodagigi lurus (external gear) Rodagigi lurus (external gear) digunakan untuk menaikkan atau menurunkan putaran dalam arah yang berlawanan.

Gambar 2.4. External gear -

Rodagigi dalam (internal gear)

9


Rodagigi dalam dipakai jika diinginkan alat transmisi yang berukuran kecil -

dengan perbandingan reduksi besar.

Rodagigi Rack dan Pinion Rodagigi Rack dan Pinion berupa pasangan antara batang gigi dan pinion rodagigi jenis ini digunakan untuk merubah gerakan putar menjadi lurus atau sebaliknya.

Gambar 2.5. Rack gear and pinion -

Rodagigi permukaan Rodagigi lurus permukaan

memiliki dua sumbu saling

berpotongan dengan sudut sebesar 90.

Gambar 2.6. Surface Gear 2. Roda Gigi Miring Rodagigi miring memiliki kriteria yang hampir sama dengan rodagigi lurus, tetapi dalam pengoperasiannya rodagigi miring lebih lembut dan tingkat kebisingannya rendah dengan perkontakan antara gigi lebih dari 1.

Gambar 2.7. Helixal Gear

10


Ciri-ciri rodagigi miring adalah : - Arah gigi membentuk sudut terhadap sumbu poros. - Distribusi beban sepanjang garis kontak tidak uniform. - Kemampuan pembebanan lebih besar dari pada rodagigi lurus. Gaya aksial lebih besar sehingga memerlukan bantalan aksial dan rodagigi yang kokoh. Macam – macam roda gigi miring, antara lain : - Roda Gigi miring biasa

- Roda Gigi miring silang

- Roda Gigi miring ganda

- Roda Gigi ganda bersambung

11


3. Roda Gigi Kerucut Rodagigi kerucut digunakan untuk mentransmisikan 2 buah poros yang saling berpotongan.

Jenis-jenis rodagigi kerucut antara lain : o Rodagigi kerucut lurus

o Rodagigi kerucut miring

o Rodagigi kerucut spiral

o Rodagigi kerucut hypoid

12


4. Roda Gigi Cacing Ciri-ciri rodagigi cacing adalah: a. Kedua sumbu saling bersilang dengan jarak sebesar a, biasanya sudut yang dibentuk kedua sumbu sebesar 90. b. Kerjanya halus dan hampir tanpa bunyi. c. Umumnya arah transmisi tidak dapat dibalik untuk menaikkan putaran dari roda cacing ke cacing (mengunci sendiri). d. Perbandingan reduksi bisa dibuat sampai 1 : 150. e. Kapasitas beban yang besar dimungkinkan karena kontak beberapa gigi (biasanya 2 sampai 4). f. Rodagigi cacing efisiensinya sangat rendah, terutama jika sudut kisarnya kecil. Batasan pemakaian rodagigi cacing adalah: a. Kecepatan rodagigi cacing maksimum 40.000 rpm b. Kecepatan keliling rodagigi cacing maksimum 69 m/s c. Torsi rodagigi maksimum 70.000 m kgf d. Gaya keliling rodagigi maksimum 80.000 kgf e. Diameter rodagigi maksimum 2 m f. Daya maksimum1.400 Hp Peningkatan pemakaian rodagigi cacing seperti gambar 2.8, dibatasi pada nilai i antara 1 sampai dengan 5, karena dengan ini bisa digunakan untuk mentransmisikan daya yang besar dengan efisiensi yang tinggi dan selanjutnya hubungan seri dengan salah satu tingkat rodagigi lurus sebelum atau sesudahnya untuk dapat mendapat reduksi yang lebih besar dengan efisiensi yang lebih baik.

Gambar 2.8. Worm Gear 13


Pemakaian dari rodagigi cacing meliputi: gigi reduksi untuk semua tipe transmisi sampai daya 1.400 Hp, diantaranya pada lift, motor derek, untuk mesin tekstil, rangkaian kemudi kapal, mesin bor vertikal, mesin freis dan juga untuk berbagai sistim kemudi kendaraan. Adapun bentuk profil dari rodagigi cacing ditunjukkan seperti pada gambar 2.9 :

i. N-worm

ii. E-worm

iii. K-worm

iv. H-worm

Gambar 2.9. Profile Gear i. N-worm atau A-worm Gigi cacing yang punya profil trapozoidal dalam bagian normal dan bagian aksial, diproduksi dengan menggunakan mesin bubut dengan pahat yang berbentuk trapesium, serta tanpa proses penggerindaan. ii. E-worm Gigi cacing yang menunjukkan involut pada gigi miring dengan  antara 87sampai dengan 45o . iii. K-worm Gigi cacing yang dipakai untuk perkakas pahat mempunyai bentuk trapezoidal, menunjukkan dua kerucut. iv. H-worm Gigi cacing yang dipakai untuk perkakas pahat yang berbentuk cembung. Tipe-tipe dari penggerak rodagigi cacing antara lain : a. Cylindrical worm gear dengan pasangan gigi globoid

14


b. Globoid worm gear dipasangkan dengan rodagigi lurus

c. Globoid worm drive dipasangkan dengan rodagigi globoid

d. Rodagigi cacing kerucut dipasangkan dengan rodagigi kerucut globoid yang dinamai dengan rodagigi spiroid

2.2.2. Perbandingan putaran dan perbandinga Roda Gigi Jika putaran rodagigi yang berpasangan dinyatakan dengan n 1 (rpm) pada poros penggerak dan n 2 (rpm) pada poros yang digerakkan, diameter lingkaran jarak bagi d 1 (mm) dan d 2 (mm) dan jumlah gigi z 1 dan z 2 , maka perbandingan putaran u adalah :

u

n1 d1 m . z1 z1 1     n2 d 2 m . z 2 z 2 i

z1 i z2 Harga i adalah perbandingan antara jumlah gigi pada rodagigi dan pinion, dikenal juga sebagai perbandingan transmisi atau perbandingan rodagigi. Perbandingan ini dapat sebesar 4 sampai 5 dalam hal rodagigi lurus standar, dan dapat diperbesar sampai 7 dengan perubahan kepala. Pada rodagigi miring ganda dapat sampai 10.

15


2.2.3. Nama – nama Bagian Roda Gigi Berikut beberapa buah istilah yang perlu diketahui dalam perancangan rodagigi yang perlu diketahui yaitu :

Gambar 2.10. Bagian – bagian Roda Gigi a. 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. b. Pinion Rodagigi yang lebih kecil dalam suatu pasangan roda gigi. c. Diameter lingkaran pitch (pitch circle diameter) Merupakan diameter dari lingkaran pitch. d. Diametral Pitch Jumlah gigi persatuan pitch diameter e. 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 : t=

d b1 z

f. Modul (module) Perbandingan antara diameter lingkaran pitch dengan jumlah gigi. m=

d b1 z

16


g. Adendum (addendum) Jarak antara lingkaran kepala dengan lingkaran pitch dengan lingkaran pitch diukur dalam arah radial. h. Dedendum (dedendum) Jarak antara lingkaran pitch dengan lingkaran kaki yang diukur dalam arah radial. i. Working Depth Jumlah jari-jari lingkaran kepala dari sepasang rodagigi yang berkontak dikurangi dengan jarak poros. j. Clearance Circle Lingkaran yang bersinggungan dengan lingkaran addendum dari gigi yang berpasangan. k. Pitch point Titik singgung dari lingkaran pitch dari sepasang rodagigi yang berkontak yang juga merupakan titik potong antara garis kerja dan garis pusat. l. Operating pitch circle lingkaran-lingkaran singgung dari sepasang rodagigi yang berkontak dan jarak porosnya menyimpang dari jarak poros yang secara teoritis benar. m. Addendum circle Lingkaran kepala gigi yaitu lingkaran yang membatasi gigi. n. Dedendum circle Lingkaran kaki gigi yaitu lingkaran yang membatasi kaki gigi. o. Width of space Tebal ruang antara rodagigi diukur sepanjang lingkaran pitch. p. Sudut tekan (pressure angle) Sudut yang dibentuk dari garis normal dengan kemiringan dari sisi kepala gigi. q. Kedalaman total (total depth) Jumlah dari adendum dan dedendum. r. Tebal gigi (tooth thickness) Lebar gigi diukur sepanjang lingkaran pitch.

17


s. Lebar ruang (tooth space) Ukuran ruang antara dua gigi sepanjang lingkaran pitch t. Backlash Selisih antara tebal gigi dengan lebar ruang. u. Sisi kepala (face of tooth) Permukaan gigi diatas lingkaran pitch v. Sisi kaki (flank of tooth) Permukaan gigi dibawah lingkaran pitch. w. Puncak kepala (top land) Permukaan di puncak gigi x. Lebar gigi (face width) Kedalaman gigi diukur sejajar sumbunya. 2.2.4. Roda Gigi Miring Yang Sejajar – Kinematika Roda gigi miring, dipakai untuk memindahkan gerakan antara poros-poros yang sejajar, seperti yang terlihat, pada Gambar 2.11. Sudut kemiringan (helixangle) adalah sama pada setiap roda gigi, tetapi satu roda gigi harus mempunyai kemiringan ke sebelah kanan dan yang lain ke arah kiri. Bentuk gigi adalah suatu involut yang miring dan digambarkan pada Gambar 2.12. Kalau selembar kertas dipotong seperti jajaran genjang dan digulungkan pada sebuah silinder, sudut kemiringan dari kertas membentuk sebuah kemiringan yang disebut helix. Kalau kertas ini kita buka, semua titik pada kemiringan ini membentuk kurva involut. Permukaan yang didapat bila setiap titik pada kemiringan tersebut membentuk suatu involut disebut involut miring (involute helicoid). Persinggungan awal dari gigi-gigi roda gigi lurus adalah sebuah garis di sepanjang permukaan gigi tersebut. Persinggungan awal dari gigi-gigi roda gigi miring adalah sebuah titik yang berubah menjadi sebuah garis begitu gigi-gigi tersebut masuk lebih jauh ke dalam persekutuan gigi-gigi tersebut. Pada roda gigi lurus garis persinggungan adalah sejajar dengan sumbu putaran; pada roda gigi miring garis tersebut membentuk diagonal pada muka gigi tersebut. Persekutuan gigi secara bertahap ini dan pemindahan beban secara mulus dari satu gigi ke gigi yang lainlah yang memberi roda gigi miring kemampuan untuk memindahkan beban yang besar pada putaran yang tinggi. Karena sifat persinggungan antara

18


roda-roda gigi miring tersebut, maka perbandingan kontak hanya kecil kegunaannya, dan adalah luas kontak, yang berbanding lurus dengan lebar muka dari roda gigilah, yang menjadi sangat penting.

Gambar 2.11. Sepasang roda gigi miring. (Atas kebaikan The Falk Corporation, Milwaukee, Wis.)

Gambar 12. Involute Gear Roda gigi miring memberi bantalan poros beban-beban radial dan aksial. Bila beban aksial tinggi atau mempengaruhi hal-hal yang lain, maka sebaiknya dipakai roda gigi miring secara ganda. Roda gigi miring yang ganda (bercorak tulang ikan atau berringbone) adalah ekivalen dengan dua roda gigi miring yang berlawanan, dipasang berdampingan pada poros yang sama. Mereka menghasilkan reaksi aksial yang berlawanan arah dan karenanya saling meniadakan beban aksial tersebut.

19


Bila dua atau lebih roda gigi miring yang tunggal dipasang pada poros yang sama, arah kemiringan roda-roda gigi tersebut haruslah dipilih sedemikian agar menghasilkan beban aksial yang minimum. Gambar 2.13. menyajikan sebagian pandangan atas dari sebuah rak bergigi miring. Garis ab dan cd adalah garis tengah dua gigi miring yang berdekatan yang diambil pada bidang puncaknya (pitch plane). Sudut ψ adalah sudut kemiringan (helic angle).

Gambar 2.13. Normal Circular Pitch Jarak ac adalah jarak normal lengkung puncak (normal circular pitch) Pt dan berhubungan dengan jarak melintang (tranverse) lengkung puncak sebagai berikut:

Jarak ad disebut jarak aksial puncak (axial pitch) Px dan dihubungkan oleh persamaan

Karena Pn Pn

= π , puncak diametral normal (normal diametral pitch) adalah

Sudut tekan φn pada arah normal berbeda dengan sudut tekan φt pada arah

20


putaran, karena kemiringan gigi-gigi tersebut. Sudut-sudut ini dihubungkan dengan persamaan

Gambar 2.14. menggambarkan sebuah silinder yang dipotong oleh suatu bidang miring ab pada sudut ψ ke penampang sebelah kanan. Bidang miring ini membentuk potongan berbentuk arkus

yang

mempunyai

jari-jari

kelengkungan sebesar R. Untuk kondisi di mana ψ =0, jari-jari kelengkungan adalah R = D/2. Kalau kita bayangkan sudut ψ pelan-pelan dinaikkan dari nol sampai 90°, kita melihat bahwa R mulai dari D/2 dan membesar sampai, bila ψ =90°, R = ∞.

Gambar 2.14. Sebuah silinder yang dipotong oleh suatu bidang yang miring Jari-jari R adalah jari-jari puncak yang nyata dari suatu gigi roda gigi miring bila dilihat pada arah elemen gigi. Suatu roda gigi dengan puncak yang sama dan dengan jari-jari R akan mempunyai jumlah gigi yang besar, karena jari-jarinya yang membesar. Dalam perencanaan roda gigi miring ini disebut jumlah gigi yang sebenarnya (virtual number of teeth). Dengan analisa geometri dapat dilihat bahwa jumlah gigi ini sebenarnya berhubungan dengan jumlah yang nyata (actual) dengan persamaan. ′

=

� 21


di mana N' adalah jumlah gigi virtual dan N adalah jumlah gigi aktual. Perlu diketahui bahwa jumlah gigi virtual dipakai pada persamaan Lewis dan juga, kadang- kadang, pada pemotongan gigi

miring. Ternyata bahwa jari-jari

kelengkungan yang lebih besar berarti bahwa gigi yang bisa dipakai lebih sedikit, karena di sana terdapat kurang – potong (undercutting) yang lebih kecil. 2.2.5. Analisa Gaya Roda Gigi Miring Gambar 2.15. adalah sebuah pandangan tiga dimensi dari gaya-gaya yang bekerja pada gigi roda gigi miring. Titik kerja gaya adalah pada bidang puncak dan pada pusat muka

Gambar 2.15. Gaya – gaya Reaksi yang Bekerja pada Roda Gigi Miring Gambar 2.14 Gaya-gaya gigi yang bekerja pada roda gigi miring ke kanan roda gigi. Dari geometri pada gambar, ketiga komponen dari gaya gigi total (normal) W adalah

di mana

W= gaya total W r= komponen radial W t = komponen

tangensial; juga disebu beban

yang dipindahkan Wa = komponen aksial; juga disebut gaya aksial Biasanya Wt diketahui dan gaya-gaya yang lain dicari. Dalam hal ini, tak

22


sulit untuk menemukan bahwa :

2.2.6.

Analisa Kekuatan

Persamaan untuk tekanan lentur dan permukaan pada roda gigi lurus karena Persamaan tersebut juga berlaku pada roda gigi miring.

Mencari tegangan tekan permukaan

Keterangan :

Untuk roda gigi miring faktor kecepatan adalah

di mana V adalah kecepatan garis puncak dalam fpm. Faktor geometri untuk roda gigi miring harus memperhitungkan kenyataan bahwa persinggungan terjadi di sepanjang suatu garis diagonal pada muka gigi dan kita biasanya berurusan dengan jarak puncak melintang justru bukan dengan jarak puncak normal. Pembebanan terburuk terjadi bila garis persinggungan tersebut memotong ujung gigi, walaupun ujung yang tak-berbeban akan memperkuat gigi.

23


Gambar 2.16. Faktor Geometri (J) Faktor J untuk φn = 20° bisa didapat pada Gambar 2.33. AGMA juga menerbitkan faktor J untuk φn =15 ° dan φn = 22°. Faktor geometri

I untuk roda gigi miring dan herringbone dihitung dari

persamaan.

Pada persamaan ini φt adalah sudut tekan melintang dan mN

adalah

perbandingan pembagian beban dan didapat dari persamaan

Berkaitan dengan jarak lengkung puncak normal (normal circular pitch) pn dengan persamaan

Besaran Z adalah panjang dari garis kerja pada bidang melintang. Harga ini sebaiknya didapat dari denah dua roda gigi, tetapi juga bisa didapat dari persamaan : =√

�

+

−

�

+√

+ 24

−

−(

) ��∅ Fakultas Teknik Unjani

di mana rp dan rG adalah jari-jari puncak dan rbp dan rbG adalah jari-jari lingkaran dasar, masing-masing untuk pinion dan roda gigi. Perhatian tertentu harus diambil dalam menggunakan Persamaan (2-14). Profil gigi di bawah lingkaran dasar tidak berkonjugasi, dan karena itu, bila

lebih besar dari ( rp

+ r G ) sin φt , maka bagian itu harus diganti dengan ( rp +

r G )sin φt . Sebagai tambahan, jari-jari luar yang efektif kadang – kadang kurang dari r + a memberi pengurangan atau pelengkungan ujung gigi tersebut. Bila hal ini terjadi, selalulah pakai jari-jari luar yang efektif sebagai pengganti r + a.

25


3. METODOLOGI

3.1. Flowchart START

Rumusan Masalah

Pengumpulan Data Sistem Transmisi Rodagigi 1

Analisa Data   

Analisi Gaya Sistem Transmisi roda Gigi 1 Analisis Tegangan Menentukan Bahan

Sy >

TIDAK AMAN

�. �

AMAN

Dokumen Produk -Assembelly Sistem Transmisi Roda Gigi 1 - Gambar Teknik Sistem Transmisi Roda Gigi 1

END

26


3.2. Spesifikasi Kendaraan Kendaraan yang saya gunakan adalah Mobil Toyota Hiace 2.5L dengan data kendaraan adalah sebagai berikut : a. Dimensi Mobil Panjang

: 5380 mm

Lebar

: 1880 mm

Tinggi

: 2285 mm

Wheelbase

: 3100 mm

Berat kendaraan : 2145 kg b. Performa Mesin Daya/Tenaga

: 101 hp / 75 kW / 3200rpm

Kapasistas mesin

: 2494 cc

Jenis Bahan Bakar

: Diesel

Torsi

: 260 Nm / 2000rpm

c. Sistem Transmisi Gearbox

: 5 Speed

Jenis Transmisi

: Manual

3.3. Spesfikasi Sistem Transmisi Rodagigi 1 16 Gigi Sisi mesin / poros input Sisi poros propeller / poros output

33 Gigi

Gambar 3.1. Skematis Roda Gigi pada Sistem Transmisi Roda Gigi 1 Perbandingan roda gigi dasar adalah : =

= .

=

Data dari masing-masing roda gigi adalah sebagai berikut :

27


a.

b.

c.

Roda gigi Input : 1. Sudut Kemiringan Gigi ( ψ )

: 30o

2. Sudut Tekan Gigi ( ø n )

: 20o

3. Jumlah Gigi ( NP )

: 16 gigi

4. Module (m)

:3

Roda Gigi 1 : a. Sudut Kemiringan Gigi ( ψ )

: 30o

b. Sudut Tekan Gigi ( ø n )

: 20o

c. Jumlah Gigi ( NG )

: 33 gigi

d. Module (m)

:3

Material Transmisi Roda Gigi 1 Material untuk pinion dan gear adalah AISI 1040 drawn 1000oF atau UNS G10400 drawn 1000oF.

28


4. HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Spesifikasi Kendaraan Kendaraan yang saya gunakan adalah Mobil Toyota Hiace 2.5L dengan data kendaraan adalah sebagai berikut : a. Dimensi Mobil Panjang

: 5380 mm

Lebar

: 1880 mm

Tinggi

: 2285 mm

Wheelbase

: 3100 mm

Berat kendaraan

: 2145 kg

b. Performa Mesin Daya/Tenaga

: 101 hp / 75 kW / 3200rpm

Kapasistas mesin

: 2494 cc

Jenis Bahan Bakar

: Diesel

Torsi

: 260 Nm / 2000rpm

c. Sistem Transmisi Gearbox

: 5 Speed

Jenis Transmisi

: Manual

4.2. Spesifikasi Roda Gigi Data dari masing-masing roda gigi adalah sebagai berikut : a. Roda gigi Pinion : Sudut Kemiringan Gigi ( ψ )

: 30o

Sudut Tekan Gigi ( ø n )

: 20o

Jumlah Gigi ( NP)

: 16 gigi

Module (m)

:3

Puncak Diameteral Normal (Pn)

: 0,38 gigi/in

b. Roda Gigi Gear 1 : Sudut Kemiringan Gigi ( ψ )

: 30o

Sudut Tekan Gigi ( ø n )

: 20o

Jumlah Gigi ( NG )

: 33 gigi 29


Module (m)

:3

Puncak Diameteral Normal (Pn)

: 0,38 gigi/in

4.3. Perhitungan Roda Gigi 4.4.1. Dimensi Roda Gigi 1. Radial Pressure Angle

�

�− (

∅ = 2. Normal Coef. of Profile Shift

�∅ ) �

�− (

∅ =

∅ =

,

)

°

a. Pinion = ,

b. Gear

=

3. Involute Function ��

��

=

=

�∅ (

�

,

°(

�

+

= ,

+ +

)+∅

+

)+

,

°

4. Radial Working Pressure Angle (from table involute function) �

5. Center Distance Increment Factor =(

=(

+

6. Center Distance

+

�

°

,

)(

)(

+

30

+

°

∅ − ) � ,

= ,

=(

=(

=

�

°

,

+ )

+ ,

− )

) Fakultas Teknik Unjani

=

7. Standard Pitch Diameter

,

a. Pinion =

=

=

b. Gear

�

.

,

=

�

=

=

8. Base Diameter

,

.

°

°

a. Pinion = b. Gear =

= = =

=

9. Working Pitch Diameter

.

.

∅

.

∅

,

,

.

,

,

°

°

a. Pinion

ℎ

ℎ

ℎ

=

=

31

�

= ,

,

� ,


b. Gear

ℎ

ℎ

=

ℎ

10. Addendum

=

�

=

, ,

,

a. Pinion ℎ

ℎ

=

b. Gear ℎ

ℎ

=

11. Whole Depth ℎ=[ ,

ℎ=[ , 12. Outside Diameter

+

=

−

+ ,

ℎ

= ,

=

+

ℎ

= ,

+ , +

.

−

−

+ ,

−

− , +

−

ℎ= ,

,

. ].

+

].

a. Pinion = b. Gear = 13. Root Diameter

= = =

,

,

=

+ ℎ

+ . ,

,

+ .ℎ ,

+ . ,

a. Pinion = 32

= ,

− ℎ

− . , Fakultas Teknik Unjani

=

b. Gear = 14. Puncak Diameteral Tangensial

,

=

,

= =

cos

= ,

=

= ,

,

�

=

= ,

��

cos � cos

= , =

18. Witdh Surface Gear

�

=

=

17. Jarak aksial lengkung puncak

°

� �/��

= ,

16. Jarak normal lengkung

,

− . ,

cos �

= ,

15. Jarak Lengkung Puncak

− ℎ

��

��

. �

°

°

��

= .

4.4.2. Gaya – gaya yang bekerja

= . , = ,

��

Dari perhitungan dimensi roda gigi didapat diameter puncak pinion dan gear =

=

,

= 2,1818 in ,

= , �� 33


a. Kecepatan garis puncak =

�. ,

=

�

=

b. Beban yang dipindahkan

� .

,

=

=

c.

=

,

Gaya tekan pada sumbu radial

�

=

� �

=

=

cos ∅

,

cos ,

e. Gaya total

=√ 4.4.3. Diagram Benda Bebas

,

= =

=√ =

+

°

,

d. Gaya tekan pada sumbu aksial =

. ,

��

,

,

+

tan

�

,

,

+

°

+

,

T

Gambar 4.1. DBB Pinion

34


a. DBB Pinion Sumbu x =

∑

Sumbu y

−

=

=

∑

+ = Sumbu z

=

+

=

�

−

,

= ∑

−

=

, +

=

−

=

∑ ,

=

Momen yang berkerja pada sumbu y ∑

−

+

=

=

= 35

,

= −

,

Momen yang bekerja pada sumbu x

=

�

,

=

−

=

−

=

−

,

,

=

.

.

,

. ,

=

= . ,

,

. ��

= . ,


Momen yang berkerja pada sumbu z

−

= b. DBB Gear

.

∑

−

,

=

.

.

.

,

=

� �

.

=

+

− ,

,

�.

�.

−

=

,

. .

Gambar 4.2. DBB Gear

36


Sumbu x

Sumbu y

�

Sumbu z

�

−

�

=

=

=

�

�

=

�

�

,

=

∑

−

=

=

∑

+

=

∑

�

,

=

�

=

−

=

=

,

4.4.4. Faktor Keamanan untuk bahan UNS G10400 drawn 1000oF , dengan faktor keandalan 0,99 %, dan Sut=82 kpsi, Sy=45 kpsi , dan HB=235 Bhn, maka a. Faktor Kecepatan =√ =√ b.

Tegangan Lentur

37

+√

+√

= ,

,


Dari gambar diatas didapatkan untuk φ=30o , dan Np=16 maka faktor geometri J = 0,4, dan faktor pengali i=0,97, maka tegangan lentur adalah

�= c. Batas Ketahanan Gigi

�=

, , . ,

�=

,

. , . ,

�

Gamba 4.2. Faktor – faktor yang mempengaruhi batas ketahanan gigi

38


Dari gambar 4.2. didapat harga ka=0,73, kb=0,865, kc=0,814, kd=1, ke=1, kf=1,33 maka ′ = , .

′ = , .

′

=

,

�

Maka batas ketahanan gigi dapat dicari = ,

=

Faktor keamanan nG adalah

. ,

=

. , ,

� =

. . . , �

′

.

,

�

Harga ko, km, didapat dari gambar berikut :

Gambar 4.3. tabel untuk menentukan faktor nG

Dari gambar diatas di dapat Harga ko = 1,25, km=1,2, maka dapat ditenukan faktor nG dengan persamaan berikut: � =

� = ,

�

. , �

� = , �

39


Maka faktor keamanannya adalah � =

� =

� = , �

� , ,

�=

,

,

�= , � = , Maka didapatkan faktor keamanan nG untuk batas ketahanan lentur adalah 0,023 dan faktor keamanan n untuk batas ketahanan lentur adalah 0,015 d.

Kekuatan lelah persinggungan = ,

e. Hertzian – strength

−

= , .

−

=

�

Gambar 4.4. Untuk Menentukan Kekuatan Herzian

Dari gambar diatas didapatkan CL=1,3, CR=1, CH=1, CT=1 maka kekuatan hertzian dapat ditentukan dengan persamaa : �

=

=

=

40

� �

.

, .

,

.

� Fakultas Teknik Unjani

f. Perbandingan pembagian beban -

-

-

Jari jari puncak Roda Gigi Pinion =

,

= 2,1818 in

Jari jari puncak Roda Gigi Gear =

Addendum

,

= , �� =

=

-

�

-

=

�

= ,

= ,

�

cos ∅

cos

,

�� =

°

��

=√ ,

�

+

+ ,

−

,

−

cos ∅

= , cos �

Panjang garis kerja

=√ -

= ,

Jari – jari dasar �

,

�

+√

− ,

. ,

Puncak dasarr normal

�

=

+

��

,

,

−

=

∅

�

= ,

��

Maka Perbandingan pembagian beban

�

41

=

�

= ,

,

, .

= ,

��

°

) ��∅

− ,

��

�

�

−(

+√ , + ,

= ,

= ,

,

°

�

,


-

Menentukan faktor geometri

= -

sin

��∅

= ,

° . cos . ,

∅

= ,

+

,

°

,

,

+

Faktor keamanan didasarkan pada kekuatan lelah gigi adalah Menentuntukan harga CP dn Cv = Kv dari tabel berikut

Gambar 4.5. Harga Cp

Dari gmbar diatas ditentukan Cp =2300 , dan Cv = Kv =0,8 maka selanjutnya dapat dicari bebdan yang dipindahkan , dengan persamaan : =

,

Faktor nG adalah

=

,

,

√

=

,

.

,

= � =

� =

� = ,

42

, . ,

,

. ,

. ,

,

,

,


Maka faktor n adalah � = , � �=

,

�= ,

,

Dari hasil perhitungan tersebut didapatkan faktor nG pada kekuatan lelah permukaan adalah 0,086 dan faktor n adalah 0,057

43


5. PENUTUP

5.1. Kesimpulan Data – data yang digunakan dalam merancang ulang sistem transmisi roda gigi 1 didapatkan dari hasil pengukuran serta hasil perhitungan berdasarkan literatur. Dari hasil analisa yang telah dilakukkan maka dapat disimpulkan sebagai berikut : A. Dimensi Roda Gigi =

1. Radial Pressure Angle ∅ =

,

°

8. Base Diameter

2. Normal Coef. of Profile Shift

a. Pinion =

a. Pinion = ,

=

=

a. Pinion

= ,

ℎ

4. Radial Working Pressure

=

ℎ

function)

=

10. Addendum

=

,

,

b. Gear

Angle (from table involute °

,

a. Pinion

5. Center Distance Increment Factor

ℎ

= ,

ℎ

= ,

b. Gear

= ,

6. Center Distance =

,

9. Working Pitch Diameter

3. Involute Function

�

,

b. Gear

b. Gear

�

,

11. Whole Depth

,

ℎ= ,

7. Standard Pitch Diameter

12. Outside Diameter

a. Pinion =

b. Gear

a. Pinion ,

=

b. Gear

44

,


=

13. Root Diameter

,

15. Jarak Lengkung Puncak = ,

16. Jarak normal lengkung

a. Pinion =

b. Gear

=

,

= ,

��

17. Jarak aksial lengkung puncak = ,

,

��

18. Witdh Surface Gear

14. Puncak Diameteral

= ,

Tangensial = ,

��

� �/��

��

B. Gaya – gaya yang terjadi pada sistem transmisi roda gigi 1  Wt = 1823,484 lb  Wr = 1821,31 lb  Wa = 1052,789 lb  W = 2783,995 lb Dan torsi yang bekerja pada roda gigi 1 adalah  T = 13803,774 lb.in C. Komponen – Komponen yang terdapat dalam sistem transmisi roda gigi adalah : a. Roda Gigi Pinion b. Roda Gigi 1 c. Poros Roda Gigi Output d. Bantalan e. Pasak f. Sinkromesh g. Snap Ring h. Clutch hub i. Hub sleeve D. Sistem transmisi berfungsi untuk meneruskan putaran dari mesin ke arah putaran roda penggerak, dan untuk mengatur kecepatan putaran dan momen yang dihasilkan oleh putaran mesin saat kendaraan dinyalakan.

45


E. Berdasarkan study literaratur dan perhitungan yang telah saya lakukan bahwa torsi pada gigi satu besar, dikarenakan membutuhkan kecepatan putar yang rendah dengan torsi yang tinggi 5.2. Saran Dalam merancang ulang sistem transmisi roda gigi 1, segala hal yang berkaitan dengan sistem transmisi harus diperhatikan dengan baik seperti geometri, bahan, modul gigi, serta puncak diameteral dari roda gigi. Karena akan mempengaruhi besar gaya yang terjadi pada roda gigi. Saran dari penulis untuk praktikum Desain Elemen Mesin 3 ini, lebih baik di laksanakan dari awal perkuliahan dimana adanya praktikum ini sampai akhir semester, agar dalam penyusunan laporan ini tidak terlalu terburu-buru dan dapat dilakukan dengan maksimal, agar apa yang di tujukan pada laporan ini bisa tercapai sesuai dengan apa yang di harapkan pada tujuan di adakanya laporan praktikum ini.

46


DAFTAR PUSTAKA

Buchsbaum,Frank. Ebook – Element of Metric Gear Technology. SDP/SI (download from www.sdp-si.com). Technology Co., LTD,, Kohara Gear Technical. Gear Technical References. Japan : KHK Shiegley, J.E. 1984. Perencanaan Teknik Mesin Jilid 2. Jakarta : Erlangga. Sularso. 1997. Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin.Jakarta : Pradnya paramita.

47


LAMPIRAN – LAMPIRAN

48


Gambar 1. Gear Box Transmisi Roda Gigi

Gambar 2. Sistem Transmisi Roda Gigi


49



50


Dheny Dharmawan 2111141075

Mechanical Engineering – General of Achmad Yani University

Sistem transmisi yang berfungsi untuk meneruskan gaya atau momen torsi dari engine. Salah satau sistem transmisi tersebut ialah roda gigi. Peranan roda gigi berperan sebagai pereduksi putaran dari momen torsi pada keadaan yang bervariatif dan diperlukan perancangan yang sesuai dengan kondisi yang diharapkan.


Rumusan masalah yang akan dibahas dalam penulisan laporan ini meliputi hal – hal berikut ini : • Bagaimana cara kerja sistem transmisi roda gigi? • Komponen – komponen terkait pada sistem roda gigi. • Mengetahui gaya dan tegangan yang terjadi pada komponen – komponen sistem roda gigi.


Tujuan yang ingin dicapai oleh penulisan, dalam penulisan laporan praktikum ini adalah : • Mengetahui komponen – komponen sistem transmisi roda gigi. • Mengetahui cara kerja pada sistem transmisi roda gigi. • Dapat menghitung gaya – gaya yang terjadi pada komponen – komponen roda gigi.


Dalam penulisan laporan praktikum ini, penulis akan membatasi permasalahan apa saja yang akan dibahas dan dikerjakan meliputi : • Prinsip kerja dari sistem transmisi roda gigi 1. • Ukuran – ukuran yang terkait dengan komponen – komponen sistem transmisi roda gigi 1. • Perhitungan gaya – gaya dan tegangan yang terjadi pada komponen sistem transmisi roda gigi 1.


Sistematika penulisan dalam laporan Praktikum Desain Elemen Mesin 3 ini, adalah sebagai berikut : 1. Pendahuluan, berisikan hal – hal sebagai berikut :: – Latar Belakang, berisikan uraian alasan di ambilnya judul Perancangan Ulang Sistem Transmisi Roda Gigi Pada Mobil Toyota Hiace 2.5L. – Rumusan Masalah, berisikan hal – hal yang mungkin akan terjadi pada pemilihan judul Perancangan Ulang Sistem Transmisi Roda Gigi Pada Mobil Toyota Hiace 2.5L. – Tujuan, berisikan hal – hal yang ingin dicapai dari pemilihan judul Perancangan Ulang Sistem Transmisi Roda Gigi Pada Mobil Toyota Hiace 2.5L. – Batasan Masalah, berisikan masalah – masalah yang akan dikerjakan / diselesaikan dalam penulisan laporan praktikum Desain Elemen Mesin 3. – Sistematika Penulisan. 2. TEORI DASAR, berisikan teori pendukung mengenai penyusunan laporan akhir tentang Desain Elemen Mesin 3, yang berkaitan dengan sistem transmisi roda gigi. 3. METODOLOGI, berisikan hal – hal berikut ini : – Flowchart – Spesifikasi Kendaraan – Hasil Pengukuran Sistem Transmisi Roda Gigi 1 4. HASIL DAN PEMBAHASAN, berisikan hasil – hasil dari penghitungan yang terkait dengan paramater dari teori dasar. 5. PENUTUP,berisikan kesimpulan dan saran dari hasil penghitungan pada bab sebelumnya.


2.1. Sistem Transmisi sistem transmisi, merupakan sistem yang berfungsi untuk mengonversi torsi dan kecepatan (putaran) dari mesin menjadi torsi dan kecepatan yang berbeda – beda untuk diteruskan ke pengerak akhir. Konversi ini mengubah kecepatan putar yang tinggi, menjadi lebih rendah tetapi bertenaga. Salah satu sistem transimisi adalah roda gigi. 2.2. Sistem Trasnmisi Roda Gigi Keuntungannya atara lain : • Sistem transmisinya lebih ringkas, putaran lebih tinggi dan daya yang 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. Mechanical Engineering – General of Achmad Yani University

3.1. Flowchart

3.2. Spesifikasi Kendaraan START

Rumusan Masalah

Pengumpulan Data Sistem Transmisi Rodagigi 1

  

Analisa Data Analisi Gaya Sistem Transmisi roda Gigi 1 Analisis Tegangan Menentukan Bahan

TIDAK AMAN

Dimensi Mobil Panjang Lebar Tinggi Wheelbase Berat kendaraan Performa Mesin Daya/Tenaga Kapasistas mesin Jenis Bahan Bakar Torsi Sistem Transmisi Gearbox Jenis Transmisi

: 5380 mm : 1880 mm : 2285 mm : 3100 mm : 2145 kg : 101 hp / 75 kW / 3200rpm : 2494 cc : Diesel : 260 Nm / 2000rpm : 5 Speed : Manual

3.3. Spesifikasi Roda Gigi Sy >

AMAN

Dokumen Produk -Assembelly Sistem Transmisi Roda Gigi 1 - Gambar Teknik Sistem Transmisi Roda Gigi 1

Roda gigi Input : Sudut Kemiringan Gigi ( ψ ) Sudut Tekan Gigi ( ø n ) Jumlah Gigi ( NP ) Module (m) Material

Roda Gigi 1 Sudut Kemiringan Gigi ( ψ ) : o Sudut Tekan Gigi ( ø n ) : 20 : 16 gigi Jumlah Gigi ( NG ) Module (m) :3 : AISI 1040 Drawn 1000 F 30o

END


: 30o : 20o : 33 gigi :3

Gear �� = , • Base Diameter Pinion � �= , Gear � �= , �� = , Gear • Working Pitch Diameter Pinion �� = Involute Function ℎ� = , � �= , Gear Radial Working Pressure ℎ� = , Angle (from table involute • Addendum function) Pinion � �= , ° ℎ �= , Center Distance Increment Gear Factor ℎ �= , �= , • Whole Depth Center Distance ℎ= , � = , Standard Pitch Diameter • Outside Diameter Pinion Pinion � �= , �� = ,

4. 1. Dimensi Roda Gigi • Radial Pressure Angle ∅� = , ° • Normal Coef. of Profile Shift Pinion

• •

•

• •

•

•

Gear � �= , Root Diameter Pinion �� = , Gear �� =

,

Puncak Diameteral Tangensial �� = , ��/� • Jarak Lengkung Puncak �� = , � • Jarak normal lengkung �� = , � • Jarak aksial lengkung puncak � = , � • Witdh Surface Gear �= , �


4.2. Gaya – gaya yang bekerja

4.1. DBB Pinion

4.1. DBB Gear

• Gaya – gaya yang bekerja antara lain : Wt = 1823,484 lb Wr = 1821,31 lb Wa = 1052,789 lb W = 2783,995 lb • Dan torsi yang bekerja pada roda gigi 1 adalah T = 13803,774 lb.in 4.3. Ketahanan lentur dan kekuatan lelah permuakaan dari roda gigi • Maka didapatkan faktor keamanan nG untuk batas ketahanan lentur adalah 0,023 dan faktor keamanan n untuk batas ketahanan lentur adalah 0,015 • Dari hasil perhitungan tersebut didapatkan faktor nG pada kekuatan lelah permukaan adalah 0,086 dan faktor n adalah 0,057



5.1. Kesimpulan Dari perhitngan yang telah dilakukan maka dapat ditarik kesimpulan bahwa: Semakin kecil nilai puncak diameteral normal (Pn) , maka besar gaya – gaya yang bekerja akan semakin besar, hal ini dipengaruhi juga oleh daya yang ditransmisikan oleh mobil yaitu sebesar 101 hp, Sistem transmisi berfungsi untuk meneruskan putaran dari mesin ke arah putaran roda penggerak, dan untuk mengatur kecepatan putaran dan momen yang dihasilkan oleh putaran mesin saat kendaraan dinyalakan. Berdasarkan study literaratur dan perhitungan yang telah saya lakukan bahwa torsi pada gigi satu besar, dikarenakan membutuhkan kecepatan putar yang rendah dengan torsi yang tinggi Komponen – Komponen yang terdapat dalam sistem transmisi roda gigi adalah : • Roda Gigi Pinion •Bantalan • Snap Ring • Roda Gigi Gear •Pasak • Clutch hub • Poros Roda Gigi Output •Sinkromesh • Hub sleeve 5.2. Saran Dalam merancang ulang sistem transmisi roda gigi 1, segala hal yang berkaitan dengan sistem transmisi harus diperhatikan dengan baik seperti geometri, bahan, modul gigi, serta puncak diameteral dari roda gigi. Karena akan mempengaruhi besar gaya yang terjadi pada roda gigi.


Saya ucapkan terimakasih sebesar besarnya kepada : • ‫ ه‬SWT., yang telah memberikan akal, pikiran dan kesehatan baik ruhani serta jasmani sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan praktikum Desain Elemen Mesin 3. • Kedua orang tua penulis yang telah memberikan dukungan moral dan materi dalam penyusunan laporan akhir Praktikum Desain Elemen Mesin 3. • Bapak Riki Anggriawan, S.T., dan Ibu Wiwin Widaningrum S.T., M.T., selaku dosen pembimbing dalam penyusunan laporan Praktikum Desain Elemen Mesin 3. • Bapak War’an Rosihan S.T., M.T., selaku koordinator praktikum matakuliah Desain Elemen Mesin 3. • Saudara – saudara penulis dukungan dalam penyusunan laporan Praktikum Desain Elemen Mesin 3. • Rekan – rekan seangkatan yang telah memberi masukan dan dukungannya dlam penyususnan laporan ini.


4 2

3 1

4 1 1 3 2 1 1 1 NO. QTY KEKASARAN MIKRO METER

POROS OUTPUT POROS INPUT GEAR PINION NAMA BAGIAN

AISI 1040 AISI 1040 AISI 1040 AISI 1040 BAHAN

UKURAN

KETERANGAN

TOL. ISO

Skala : 1 :1 Nama : Dheny Dharmawan Keterangan : Satuan : mm NIM : 2111141075 Tanggal : 1-6-'17 Diliat : Riki Anggriawan S.T., G 1-6 UNJANI SISTEM TRANSMISI RODA GIGI 1

A3

2 Gear

1 Pinion 28,96

R5

3,

R 23

38

,9

4

28,96

6 5 4 3 2 1 NO. Bag.

Addendum Material Sudut Tekan Modul Jumlah Gigi

3

3 16

3 33

( )

SPESIFIKASI RODA GIGI

Jumlah

KEKASARAN

3

Pinion Gear

TOLERANSI JIS SKALA : 1:1 SATUAN : mm TANGGAL : 1-6-17

UNJANI

NAMA NIM

: DHENY DHARMAWAN : 2111141075

KETERANGAN :

DIPERIKSA : RIKI ANGGRIAWANST.,

Transmisi Roda Gigi 1

G. 2 - 6 A3

3 Poros Input

215

1 NO. Bag.

1

POROS INPUT

NAMA BAGIAN

Jumlah

KEKASARAN

KETERANGAN :


UNJANI

NAMA NIM


KETERANGAN :



G. 3 - 6 A3

4 Poros Output

35

35

A

55

55

B

80

C

21

16

31

22

C B

A 5

C-C 1

B-B

2

1

A-A

2

1

2

3

1 NO. Bag.

1

POROS OUTPUT

NAMA BAGIAN

Jumlah

KEKASARAN

KETERANGAN :


UNJANI

NAMA NIM


KETERANGAN :



G. 4 - 6 A3

17

1 NO. Bag.

1

Bearing

NAMA BAGIAN

Jumlah

KEKASARAN

KOYO 6207

KETERANGAN

TOLERANSI JIS SKALA SATUAN

:1:1 : mm

TANGGAL : 1-6-17

UNJANI

NAMA NIM


KETERANGAN :


Bearing

G. 5 - 6

A4

1,5

38

30

58

2

1 NO. Bag.

1

Cincin Pengunci

NAMA BAGIAN

Jumlah

KEKASARAN

KETERANGAN

TOLERANSI JIS SKALA SATUAN

:1:1 : mm

TANGGAL : 1-6-17

UNJANI

NAMA NIM


KETERANGAN :

DIPERIKSA : RIKI ANGGRIAWAN ST.,


G. 6 - 6

A4

PERANCANGAN ULANG TRANSMISI RODA GIGI 1 PADA MOBIL TOYOTA HIACE 2.5L LAPORAN PRAKTIKUM DESAIN ELEMEN MESIN 3 Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat kelulusan

Recommend Documents