Roda gigi kerucut meneruskan tenaga antara dua poros bersilangan pada banyak sudut atau antara poros-poros yang tidak bersilangan. Roda gigi tersebut di klasifikasikan sebagai roda gigi kerucut lurus, roda gigi kerucut spiral,dan roda gigi hypoid.

Geometry dan istilah

Ketika poros bersilangan dihubungkan dengan roda gigi-roda gigi, pitch kerucut (analogi pitch silinder dari roda gigi spur dan roda gigi heliks) adalah tangent sepanjang elemen. Dengan ketidaksumbuannya pada poros menyilang. Dimana roda gigi kerucut dalam keadaan saling bertautan .

Ukuran dan bentuk dari roda gigi didefenisikan dengan ujung yang besar, yang menyilang di bagian belakang kerucut. Pitch kerucut dan elemen belakang kerucut tegak lurus satu sama lain. profil gigi yang mirip dari roda gigi spur dengan roda gigi kerucut adalah mempunyai radius pitch yang sama-sama di kembangkan dari radius kerucut belakang rbg danrbp

Zv merupakan jumlah dari gigi sebenarnya

P merupakan pitch melingkar dari kemiripan kedua roda gigi spur dan roda gigi kerucut

Z1dan Z2 merupakan jumlah gigi pada pinion dan roda gigi

γ 1dan γ 2 adalah sudut pitch kerucut dari pinion dan roda gigi

Ini merupakan latihan untuk karekteristik ukuran dan bentuk gigi dari roda gigi kerucut yang mirip dengan roda gigi spur yang memperlihatkan pengembangan dari belakang kerucut yang berhubungan dengan perkiraan Tredgold

a) Gigi roda gigi kerucut inheren bersifat tidak dapat di pertukarkanb) Kedalaman yang berkerja pada gigi biasanya 2 m,sama seperti standar roda gigi spur dan roda

gigi heliks. Tetapi pinion roda gigi kerucut di design dengan addendum yang lebih besar (0,7 dari kedalaman yang bekerja)

c) Hal ini untuk menghindari gangguan pada gigi dan hasil gigi pinion yang lebih kuat hal ini juga menambah hubungan ratio

d) Jenis addendum roda gigi dari 1m untuk ratio roda gigi adalah 1, untuk 0,54m dari ratio adalah 6,8 dan lebih besar

Perbandingan ratio roda gigi dapat di hitung dari jumlah gigi, diameter pitch atau sudut pitch kerucut :

Praktek yang di terima biasanya menetapkan 2 batasan pada kelebaran permukaan :

L adalah jarak kerucutYang paling kecil dari keduanya merupakan design yang dipilih.

Gambar 13.4 diatas mengilustrasikan sudut spiral dari roda gigi kerucut spiral. Roda gigi kerucut kebanyakan biasanya mempunyai sudut tekanan 20°. Kerucut spiral biasanya mempunyai sudut spiral 35°.

Gambar. 13.5 Di ilustrasikan roda gigi kerucut kosong yang mempunyai kurva gigi seperti kerucut spiral. Tapi tidak mempunyai sudut berputar.

Pada gambar 13.10 Fn adalah normal ke pitch kerucut dan pemecahan dari resultan gaya pada gigi ke dalam tangensial (menghasilkan torsi), radial (pemisahan), axial (daya tolak) komponen yang di design sebagai F t ,F r , dan Fa.

Sebuah tambahan diperlukan untuk menunjukkan panjang sebenarnya dari vector yang memunculkan resultan gaya Fn ( yang mana normal untuk profile gigi)

Resultan gaya ( Fn) adalah yang ditunjukkan dari pengaplikasian dari gigi pada permukaan pitch kerucut dan di tengah sepanjang lebar gigi b. hal ini juga diasumsikan beban terdistribusi seragam sepanjang lebar gigi meskipun faktanya lebar gigi adalah yang terbesarnya pada ujung terluar.

V av dalam m/s, dav dalam m, n dalam rpm, Ft dalam Newton , W adalah tenaga dalam kW.

Dari roda gigi kerucut spiral :

Dimana ∓ atau ± digunakan dalam persamaan awal, tanda atas di aplikasikan untuk menggerakkan pinion tangan kanan berputar dengan rotasi searah jarum jam seperti yang di lihatkan dari ujung yang paling besar. Dan menggerakkan pinion dengan tangan kiri berputar dengan rotasi berlawanan arah jarum jam ketika diperlihatkan dari ujung yang paling besar.Tanda di bawah mengaplikasikan tangan kiri untuk menggerakkan pinion berputar dengan rotasi searah jarum jam dan untuk menggerakan pinion berlawanan arah jarum jam. Mirip dengan roda gigi heliks , φn adalah sudut tekanan normal terukur dalam bidang normal pada gigi.

Bending stress pada gigiPersamaan stress bending pada roda gigi kerucut adalah sama seperti roda gigi spur, yaitu sebagai berikut :

Dimana :Ft adalah beban tangensial dalam NewtonM adalah modul pada ujung besar dari gigi dalam mmB adalah lebar permukaan dalam mm

J adalah factor bentuk geometri yang didasarkan pada jumlah gigi sebenarnya( gambar 13.12 dan 13.13)

Kv adalah factor kecepatan (gambar 13.14)

Ko adalah factor beban berlebih ( table 13.1)

Km adalah factor bantalan , tergantung pada apakah roda gigi adalah straddle tertinggi ( antara dua bantalan) atau menggantung ( diluar dari kedua bantalan), dan derajat kekakuan bantalan seperti table 13.2 berikut :

Stress Bending Yang Di Izinkan Pada Gigi (AGMA)

kekuatan lelah dari material adalah :

Dimana :σ e ‘ adalah endurance batasan dari rotasi specimen batangK l adalah factor beban = 1 untuk beban bendingK v adalah factor ukuran = 1 untuk m < 5mm

= 0,85 untuk m > 5mm

Ks adalah factor permukaan (gambar 13.15 di dasari pada ultimate strength dari material dan untuk pemotongan, shaved dan dasar dari roda gigi).

Kr adalah factor tahan uji (table 13.3)

Kt adalah factor temperature = 1 untuk T≤120° C dan Kt < 1 untuk temperature yang lebih besar dari 120 °C . (diambil dari standar AGMA)

K f adalah factor pusat kekuatan lelah . selama factor ini termasuk dalam factor J ,maka harganya adalah 1.Km adalah factor dari pengaruh yang bermacam-macam. Factor roda gigi yang tak bergerak dipersoalkan pada dua cara penekukan =1. Untuk roda gigi lain dipersoalkan untuk 1 cara penekukan, harga di ambil dari gambar 13.16. Gunakan Km= 1,33 untuk σ ut kurang dari 1,4 GPa.

Stress bending yang di izinkan yang diberikan adalah :

Selanjutnya, persamaan design dari penekukan :

Kekuatan lelah permukaan roda gigi kerucut dapat dapat dihitung seperti roda gigi spur , hanya dengan 2 modifikasi :

Cp= koefisien elastic (dari bahan material pada pinion)

Contact Stress

Kekuatan lelah dari permukaan :

Dimana σ sf ’ adalah kekuatan lelah permukaan dari material dalam table 13.7

K l adalah factor langsung (gambar 13.19)

Kh faktor ratio kekerasan , K, Brinell hardness dari pinion dengan brinell hardness dari roda gigi seperti gambar 13.20. Kh = 1 untuk K <1,2

Kr adalah factor Reliability (table 13.3)

Kt adalah factor temperature. Nilainya = 1 untuk T≤120° C yang didasarkan pada temperatur pelumasan.Di atas 120° C nilainya akan kurang dari 1, sesuai standar AGMA.

Kekuatan lelah permukaan yang di izinkan untuk design adalah:

Dimana s adalah factor safety , s= 1,1 sampai 1,5

Selanjutnya, persamaan design :

Contoh kasus: