Mitcalc Gear 1

PERANCANGAN GEARBOX

TRAKTOR TANGAN BERDAYA 6 KW

DENGAN METODE REVERSE ENGINEERING

TUGAS SARJANA

Diajukan sebagai salah satu syarat

untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik

Oleh

Paskalis Bowo Aditia Oken

13103061

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK MESIN DAN DIRGANTARA

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2008

Lembaran Pengesahan

Tugas Sarjana

Perancangan Gearbox Traktor Tangan Berdaya 6 kW

dengan Metode Reverse Engineering

Oleh

Paskalis Bowo Aditia Oken

13103061

Program Studi Teknik Mesin

Institut Teknologi Bandung

Disetujui pada Tanggal: 13 Februari 2008

Pembimbing Utama

Dr. Ing. Ir. Indra Djodikusumo

NIP 130808002

Tugas Sarjana

Judul Perancangan Gearbox Traktor Tangan Berdaya 6 kW

dengan Metode Reverse Engineering

Paskalis Bowo A. O.

Program Studi Teknik Mesin 13103061 Fakultas Teknik Mesin dan Dirgantara

Institut Teknologi Bandung

Abstrak

Reverse Engineering (RE) gearbox traktor tangan merupakan metode

menduplikasi suatu produk yang telah ada sebelumnya tanpa melanggar hak paten atau

hak cipta yang telah ada. Kegiatan RE ini dilakukan atas permintaan PT X yang

dianggap mencontek produk dari perusahaan lain.

Tahapan dalam kegiatan RE yaitu mencari informasi teknik produk, mencari

knowledge dan know-how dari produk, pemodelan dan analisis teknik, pembuatan

prototype, pelaksanaan tes dan evaluasi, serta melakukan perbaikan produk. Yang menjadi

fokus dalam tugas akhir ini hanya sampai tahapan analisis teknik.

Dalam kesempatan ini, diuraikan tahapan-tahapan kegiatan RE dalam

perancangan gearbox untuk traktor tangan berdaya 6 kW. Pertama, dilakukan pencarian

informasi teknik dengan cara studi literatur dari berbagai buku, standar, dan situs internet

yang berhubungan. Kemudian pengetahuan tentang produk didapat dengan cara pencarian

data dari PT X serta percobaan di lapangan. Selanjutnya perancangan dan pemodelan

gearbox baru dilakukan dengan bantuan software Pro/Engineer Wildfire 3. Terakhir

analisis teknik dilakukan pada aspek kekuatan dan toleransi, di samping analisis pada

aspek pembuatan dan pengujian secara singkat. Hasil yang didapat yaitu berupa gambar

teknik dari komponen-komponen gearbox yang telah dirancang.

Dari hasil penelitian, perancangan dan analisis, dapat disimpulkan bahwa

komponen-komponen gearbox yang telah dirancang cukup aman dan baik untuk

dipakai. Selanjutnya komponen-komponen tersebut perlu diproduksi dengan seksama

agar mampu bekerja dengan baik sesuai harapan.

Penulis sangat mengharapkan tulisan ini dapat memberikan sumbangan

pemikiran, wawasan atau bahan perbandingan untuk pihak-pihak lain yang

memerlukan bahan mengenai kegiatan Reverse Engineering, terutama dalam

perancangan gearbox traktor tangan.

Final Project

Title Gearbox Design for 6 kW Hand Tractor using Reverse Engineering Method

Paskalis Bowo A. O.

Major Mechanical Engineering 13103061 Faculty of Mechanical Engineering and

Institute of Technology Bandung

Abstract

Reverse Engineering (RE) is a method that duplicates a product which existed

before without infringe the patent rules. This RE of a hand tractor gearbox activity was

done as a request from PT X, who is accused of imitating the product of another company.

The steps in activity of RE are searching the product’s engineering information,

searching knowledge and know-how of the product, engineering analyzing and modeling,

manufacturing the prototype, testing and doing evaluation, and finally repairing and

developing the product. The focus of this final project is limited from searching the

product’s engineering information to engineering analyzing.

This report describes the steps in activity of RE in the scheme of gearbox design

for the 6 kW hand tractor. First, seeking of engineering information is conducted by

literature study from various books, standards, and corresponding internet sites. Then,

knowledge and know-how information of the product are acquired by seeking data from

PT X and also field testing of the product. The next step is gearbox designing and

modeling using Pro/Engineer Wildfire 3. The last step is engineering analysis which done

in strength and tolerance aspect, beside analysis at manufacture aspect and examination in

a short. The result is in the form of technical drawing of the gearbox’s components.

From the result of the research, analysis and design, it can be concluded that

components of gearbox from the design result is good and safe enough to be used. Then,

the components required to be manufactured carefully so can work properly.

The writer is expecting this article can contribute to give an idea, comparison

materials or knowledge for other party needing materials concerning activity of Reverse

Engineering, especially in scheme of hand tractor gearbox.

KATA PENGANTAR

Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala berkat, rahmat,

penyertaan, bimbingan, dan kasih-Nya yang sangat besar dan meilmpah serta

selalu menyertai sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan ini. Laporan yang

berjudul “ PERANCANGAN GEARBOX TRAKTOR TANGAN BERDAYA 6 KW

DENGAN METODE REVERSE ENGINEERING ” disusun untuk memenuhi salah

satu syarat dalam memperoleh gelar Sarjana Teknik di Fakultas Teknologi

Industri Program Studi Teknik Mesin Institut Teknologi Bandung.

Dalam menjalankan penelitian dan penyusunan laporan, penulis

mendapatkan banyak bantuan, bimbingan, nasehat, dukungan semangat serta doa

yang begitu berharga dari berbagai pihak. Untuk semua itu, pada kesempatan ini

dengan rendah hati, penulis mengucapkan terima kasih yang sedalam-dalamnya

kepada :

1. Dr. Ing. Ir. Indra Djodikusumo selaku dosen pembimbing utama tugas sarjana

ini yang telah memberikan saran, bimbingan, waktu, tenaga dan pengalaman

yang begitu berharga selama penyusunan tugas sarjana ini.

2. Mas Akhyar, Mas Lucky, Mas Haris dan seluruh staff PT GREAT yang selalu

bersedia untuk berdiskusi dengan penulis.

3. Dr. Ir. Yatna Yuwana Martawirya selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin

Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Bandung.

4. Dr. Ir. Kemas Rifian selaku dosen wali penulis.

5. Seluruh dosen pengajar Program Studi Teknik Mesin Fakultas Teknologi

Industri Institut Teknologi Bandung.

6. Seluruh staf karyawan, administrasi dan perpustakaan Program Studi Teknik

Mesin Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Bandung

7. Keluarga tercinta, papa dan mama tercinta, adikku tercinta Tana, Engku Oki,

Ii Dede, Ii Inge, Om Eddy, Ii Wawa, Om Hendra, Tante Iang dan semua

keluarga lainnya yang selalu memberikan dorongan, semangat, dukungan,

i

pengertian, bantuan, cinta, kasih sayang dan doa yang tidak habis-habisnya

sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan ini.

8. Jessica Valerie, terima kasih untuk semua dukungan, semangat, doa,

perhatian, waktu, kasih sayang dan cintanya yang luar biasa serta memberi

motivasi yang luar biasa pula.

9. Koko, terima kasih untuk semua bantuannya yang tak ada habis-habisnya

dalam banyak hal dan selalu menjadi sahabat yang luar biasa.

10. Johan, Hans, Erick, Erwin, Ele, Hery, Hengky, Stanley, dan Vincent yang

selalu menjadi sahabat penulis di dalam maupun di luar kuliah di Teknik

Mesin ITB.

11. Teman-teman Teknik Mesin angkatan 2003.

12. Semua sahabat dan teman-teman yang tidak dapat disebutkan satu persatu

yang telah memberikan andil, semangat, dan bantuan selama penulis

melakukan kuliah, penelitian, dan penyusunan laporan ini.

Semoga Tuhan dengan segala kelimpahan berkat-Nya membalas budi baik

semua pihak yang telah membantu dan memberikan dukungan serta doa kepada

penulis.

Penulis menyadari bahwa laporan ini jauh dari kesempurnaan, mengingat

terbatasnya pengalaman dan pengetahuan penulis. Oleh karena itu, penulis

mengharapkan masukan dari semua pihak yang membaca laporan ini. Akhir kata,

penulis berharap laporan ini bermanfaat dan menjadi pendorong untuk

menciptakan sesuatu yang lebih baik lagi di masa-masa mendatang.

Bandung, Februari 2008

Penulis

Paskalis Bowo A. O.

ii

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR……………………………………………………………i

DAFTAR ISI…………………………………………………………………….iii

DAFTAR GAMBAR……………………………………………………………vi

DAFTAR TABEL..................................................................................................x

DAFTAR LAMPIRAN……………………………………………………….... xi

BAB 1 PENDAHULUAN…………………………………………………….. 1

1.1 Latar Belakang Masalah…………………………………………… 1

1.2 Tujuan Penelitian…………………………………………………...2

1.3 Metodologi………………………………………………………… 2

1.4 Batasan Masalah…………………………………………………… 3

1.5 Sistematika Penulisan……………………………………………… 3

BAB 2 LANDASAN TEORI………………………………………………..... 4

2.1 Reverse Engineering………………………………………………..4

2.1.1 Pengertian Umum Reverse Engineering…………………….. 4

2.1.2 Metodologi Reverse Engineering…………………………….5

2.1.2.1 Mencari Informasi Teknik Tentang Komponen

dan Sistem yang akan Di-RE………………………...6

2.1.2.2 Mencari Pengetahuan Tentang Komponen dan

Sistem yang akan Di-RE …………………………….6

2.1.2.3 Melakukan Modeling dan Analisis Teknik………...... 7

2.1.2.4 Membuat Prototype dari Produk yang Di-RE………. 7

2.1.2.5 Melakukan Tes dan Evaluasi ………………………...7

2.1.2.6 Melakukan Perbaikan Produk ......................................7

2.2 Traktor Tangan ...........................................................................................7

2.3 Gearbox........ .....................................................................................9

2.3.1 Roda Gigi ...............................................................................10

2.3.1.1 Material dan Kekuatan............................................... 11

iii

2.3.1.2 Tegangan Pada Roda Gigi .........................................11

2.3.1.3 Toleransi Roda Gigi ...................................................11

2.3.1.4 Proses Manufaktur Roda Gigi ……………………13

2.3.2 Poros.......................................................................................16

2.3.2.1 Pembebanan Poros ………………………………….16

2.3.2.2 Pemasangan pada Alat Pelengkap ………………….16

2.3.2.3 Material Poros ………………………………………18

2.3.2.4 Beban dan Tegangan pada Poros …………………...18

2.3.2.5 Perancangan Diameter Poros ……………………….19

2.3.2.6 Toleransi Poros ……………………………………..20

2.3.3 Ball Bearing…………………………………………………22

2.3.4 Pegas Helix Tekan …………………………………………..23

2.4 Software Bantuan………………………………………………….24

2.4.1 Pemodelan dengan Pro/Engineer Wildfire 3.0 ……………...24

2.4.1.1 Pemodelan Sketsa …………………………………..25

2.4.1.2 Pemodelan Part …………………………………….25

2.4.1.3 Pemodelan Assembly ……………………………….26

2.4.2 Perhitungan Kekuatan Roda Gigi dengan MITCalc………...27

BAB 3 REVERSE ENGINEERING GEARBOX……………………………30

3.1 Mencari Informasi Teknik Komponen Gearbox ………………….30

3.2 Mencari Pengetahuan Sistem dan Komponen Gearbox…………..31

3.2.1 Informasi Pengetahuan Fungsi Sistem dan Komponen

Gearbox …………………………………………………….31

3.2.2 Informasi Pengetahuan Geometri dan Dimensi

Komponen Gearbox………………………………………...32

3.2.2.1 Casing ………………………………………………33

3.2.2.2 Sistem Transmisi …………………………………...33

3.2.2.3 Poros ………………………………………………..36

3.2.2.4 Bantalan …………………………………………….38

3.2.2.5 Pegas Pendukung Sistem Kopling ………………….38

3.2.2.6 Komponen Pendukung Lainnya ……………………40

3.3 Pemodelan 3D Rancangan RE…………………………………….40

iv

3.3.1 Casing Gearbox……………………………………………..41

3.3.2 Sistem Transmisi Gearbox ………………………………….42

3.3.3 Poros Penumpu……………………………………………...44

3.3.4 Bantalan……………………………………………………..46


3.3.6 Komponen Pendukung Gearbox Lainnya …………………..47

BAB 4 ANALISIS TEKNIK ………………………………………………...49

4.1 Pendahuluan….……………………………………………………49

4.2 Analisis Material dan Kekuatan …………………………………..49

4.2.1 Roda Gigi……………………………………………………49

4.2.2 Poros.......……………………………………………………54

4.2.3 Bantalan …………………………………………………….60


4.3 Analisis Toleransi …………………………………………………64

4.3.1 Toleransi Dimensi dan Geometri ………………………….64

4.3.1.1 Roda Gigi …………………………………………...64

4.3.1.2 Poros ………………………………………………..67

4.3.1.3 Bantalan …………………………………………….67

4.3.2 Toleransi Assembling………………………………………..68

4.4 Analisis Proses Pembuatan Komponen …………………………...70

4.5 Analisis Proses Pengujian Gearbox………………………….…....71

BAB 5 KESIMPULAN…….……………………………………….………...73

5.1 Kesimpulan.........………………………………………………….73

5.2 Saran ………………………………………………………………74

DAFTAR PUSTAKA………………………………………………………... 75

LAMPIRAN…………………………………………………………………….76

v

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Diagram alir tahapan proses Reverse Engineering….……………. 5

Gambar 2.2 Traktor tangan…………………………….………………………. 8

Gambar 2.3 Gearbox………………….……………………………………..….9

a. Tampak luar

b. Tampak dalam

Gambar 2.4 Jenis roda gigi…………………………………………………… 10

a. Roda gigi lurus

b. Roda gigi helical

c. Roda gigi bevel

d. Roda gigi cacing

Gambar 2.5 Beberapa nomenklatur roda gigi lurus………………...………… 10

Gambar 2.6 Kesalahan pitch tunggal dan kumulatif…..……………………… 12

Gambar 2.7 Kesalahan profil total……...……………………………...……... 13

a. Pada profil involute

b. Pada profil lengkung

c. Pada profil dengan pemenggalan puncak

Gambar 2.8 Jenis pemotong roda gigi………………………………….…….. 15

a. Milling cutter

b. Rack cutter

c. Shaper cutter

d. Hob

Gambar 2.9 Proses form milling roda gigi……………………………………. 15

Gambar 2.10 Proses shaping roda gigi …………………………………………15

Gambar 2.11 Proses hobbing roda gigi …………………………………………15

Gambar 2.12 Jenis pembebanan poros…………………………………….……17

a. Fully reversed

b. Repeated

c. Fluctuating

vi

Gambar 2.13 Variasi metode pemasangan alat pelengkap pada poros...………. 17

Gambar 2.14 Gambar simulasi jenis suaian……………………………………. 20

Gambar 2.15 Ball bearing………………………………………………………22

Gambar 2.16 Beberapa parameter penting pegas……………………………… 24

a. Parameter dasar pegas

b. Parameter jenis panjang dan defleksi

Gambar 2.17 Lembar kerja modul sketch……….…………………………….. 25

Gambar 2.18 Lembar kerja modul part………….…………………………….. 27

Gambar 2.19 Lembar kerja perhitungan MITCalc untuk spur gear dan

Helical gear………………………………………………………29

Gambar 3.1 Traktor tangan rancangan awal………………………………….. 32

Gambar 3.2 Gearbox rancangan awal………………………………………… 32

Gambar 3.3 Casing gearbox rancangan awal…….………………………………..33

Gambar 3.4 Rangkaian sistem transmisi gearbox rancangan awal…...…...….. 34

Gambar 3.5 Puli, sprocket dan gear pada sistem transmisi rancangan awal…..34

a. Puli_Tensioner

b. Puli_Input

c. Sproket_Pinion

d. Sproket_Gear

e. Gear 1

f. Gear 2

g. Gear 3

h. Gear 4

Gambar 3.6 Poros input………………………………………......................... 36

a. Poros input

b. Poros input dirakit beserta komponennya

Gambar 3.7 Poros kopling……………………………………......................... 36

a. Poros kopling

b. Poros kopling dirakit beserta komponennya

Gambar 3.8 Poros intermediate………………...…………….......................... 37

a. Poros intermediate

b. Poros intermediate dirakit beserta komponennya

vii

Gambar 3.9 Poros output……..………………………………......................... 37

a. Poros output

b. Poros output dirakit beserta komponennya

Gambar 3.10 Rakitan sistem kopling…………………………………………... 39

Gambar 3.11 Pegas helix tekan untuk sistem kopling……………………...….. 39

Gambar 3.12 Komponen pendukung gearbox lainnya…………………...……. 40

a. Gasket

b. Bushing

c. Cover

d. Pin

e. Baut, mur, & washer

f. Key

g. Snap ring

Gambar 3.13 Casing gearbox hasil RE……………………………………....... 41

Gambar 3.14 Sistem transmisi gearbox hasil RE……………………………… 44

a. Gear 1

b. Gear 2

c. Gear 3

d. Gear 4

e. Rangkaian sistem transmisi

Gambar 3.15 Poros input………………………………………......................... 45

c. Poros input

d. Poros input dirakit beserta komponennya

Gambar 3.16 Poros Intermediate 1………………………………...................... 46

a. Poros Intermediate 1

b. Poros Intermediate 1 dirakit beserta komponennya

Gambar 3.17 Poros intermediate 2.……………...…………….......................... 46

c. Poros intermediate 2

d. Poros intermediate 2 dirakit beserta komponennya

Gambar 3.18 Poros output……..………………………………......................... 46

c. Poros output

d. Poros output dirakit beserta komponennya

viii

Gambar 3.19 Komponen pendukung gearbox lainnya………………………… 48

a. Gasket

b. Seal

c. Bushing

d. Spacer

e. Pelat

f. Pin

g. Baut, mur, & washer

h. Key

i. Snap ring

Gambar 4.1 Simulasi perhitungan kekuatan roda gigi untuk gear 1 dan 2……51

Gambar 4.2 DBB poros input pada bidang X-Y……………………...………. 54

Gambar 4.3 DBB poros input pada bidang X-Z……………………...………. 55

Gambar 4.4 Diagram gaya geser, momen bending dan torsi poros input

pada bidang X-Y………………………………………………… 56

Gambar 4.5 Diagram gaya geser, momen bending dan torsi poros input

pada bidang X-Z………………………………………………… 57

Gambar 4.6 Diagram momen bending magnitude poros input……..………… 57

Gambar 4.7 Sumbu datum didefinisikan oleh satu permukaan silinder dan

satu end-face………………………………………………..…… 66

Gambar 4.8 Penyimpangan kesejajaran poros………………………...……… 69

Gambar 4.9 Contoh pemberian toleransi poros……………………….……… 70

ix

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Hasil perhitungan daya dan kecepatan putar komponen

sistem transmisi…………………..………………………………….. 51

Tabel 4.2 Hasil perhitungan safety factor roda gigi untuk beban fatigue…...…. 51

Tabel 4.3 Hasil perhitungan safety factor diameter poros penumpu..…………. 59

Tabel 4.4 Hasil perhitungan jumlah umur tahun pakai ball bearing…...……… 61

Tabel 4.5 Tabel kualitas roda gigi menurut ISO 1328…………………………. 64

Tabel 4.6 Tabel toleransi kesalahan putar bidang referensi (radial / aksial)…... 65

Tabel 4.7 Hasil perhitungan toleransi roda gigi……………………………...… 67

x

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran A-1 Daftar Nomenklatur Roda Gigi……………………..…..……….. 76

Lampiran A-2 Nilai Notch Sensitivity untuk Material Baja……………………. 77

Lampiran A-3 Nilai Konsentrasi Tegangan untuk Poros……………..……….... 78

Lampiran A-4 Tabel Jenis Suaian……………………………………………….. 81

Lampiran A-5 Tabel Konversi Toleransi untuk Lubang……………………….. 82

Lampiran A-6 Tabel Konversi Toleransi untuk Poros……………….……….... 84

Lampiran A-7 Tabel Toleransi Kekasaran Permukaan……………….……..….. 86

Lampiran A-8 Tabel Faktor V, X dan Y untuk Ball Bearing…. ……...………... 87

Lampiran B-1 Gambar Teknik Komponen Casing Gearbox………….......……. 88

Lampiran B-2 Gambar Teknik Komponen Roda Gigi Gearbox…………......…. 92

Lampiran B-3 Gambar Teknik Komponen Poros Gearbox………….........……. 99

Lampiran B-4 Gambar Teknik Komponen Pegas Gearbox…..……….....….….103

Lampiran B-5 Gambar Teknik Komponen Gearbox Lainnya.........……………104

Lampiran C-1 Perhitungan Safety Factor Roda Gigi………………………….. 126

Lampiran C-2 Perhitungan Safety Factor Poros……………………...………...129

Lampiran C-3 Perhitungan Umur Pakai Bantalan………………..……………. 131

Lampiran C-4 Perhitungan Toleransi Roda Gigi……………………………… 133

Lampiran C-5 Lembar Pengujian Gearbox Traktor Tangan............................... 136

xi

Mitcalc Gear 1

Documents

Transcript of Mitcalc Gear 1