Tugas elemen mesin full

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Perguruan Tinggi merupakan salah satu alat penunjang potensial untuk

menghasilkan enginer yang ahli dan profesional. Untuk mencapai sasaran ini

diperlukan kurikulum yang baik, agar terbentuk hubungan yang sinergi antara

lembaga pendidikan dan dunia industri yang terkait. Tugas Elemen Mesin merupakan

salah satu latihan yang baik bagi mahasiswa agar dapat mengaplikasikan ilmu yang

telah diperolehnya ke dalam bentuk suatu analisis dari suatu peralatan. Selain untuk

menambah wawasan mahasiswa, tugas ini dapat menjadi tantangan tersendiri bagi

mahasiswa dalam menguji keseriusannya dalam menempuh pendidikannya di

perguruan tinggi ini.

Proses perancangan telah ada sejak manusia diciptakan, karena sifat manusia

yang ingin mudah dalam menjalani hidupnya dan pada dasarnya proses perancangan

memang ditujukan untuk memudahkan manusia untuk memenuhi kebutuhannya.

Proses perancangan sangat banyak kelompoknya, bisa dikatakan tidak terbatas, sesuai

dengan kebutuhan manusia yang tidak pernah puas dengan apa yang ada. Sebagai

mahasiswa teknik mesin sudah pasti harus bisa merancang sesuatu yang bisa

memudahkan untuk memenuhi kebutuhan yang tentu berkaitan dengan bidangnya.

2

Tapi untuk merencanakan sesuatu yang dapat memudahkan untuk memenuhi

kebutuhan bukan hal yang mudah, apalagi di zaman sekarang ini yang bisa dikatakan

segalanya telah ada tetapi manusia tidak pernah puas dan ingin lebih mudah lagi.

Untuk sampai pada hasil rancangan harus melalui proses yang rumit dan panjang.

Di zaman sekarang ini yang segalanya sudah tersedia, proses perancangan

dapat dipermudah. Dengan berbagai organisasi yang mengeluarkan standar-standar

tertentu untuk bermacam-macam elemen mesin, para perancang tidak perlu membuat

keseluruhan elemen mesin yang akan digunakan dalam rancangannya. Tetapi yang

sulit bagi para perancang adalah proses pemilihan elemen mesin yang tepat, yang

dapat memenuhi persyaratan si perancang itu sendiri.

Dalam perancangan mesin kali ini , mencoba mengangkat permasalahan

tentang Gearbox. Gearbox merupakan salah satu komponen dari suatau mesin yang

berupa rumah untuk roda gigi. Komponen ini harus harus memiliki kontruksi yang

tepat agar dapat menempatkan poros – poros roda gigi pada sumbu yang benar

sehingga roda gigi dapat berputar dengan baik. Maka dari itu dengan sedikit mungin

Recognition of need

Definition of problem

Synthesis

Analysis and optimization

Evaluation

Presentation

Analysis and optimization

Iteration

3

gesekan yang terjadi. Selain harus memilki konstruksi yang tepat, terdapat beberapa

kriteria yang dapat dipenuhi oleh komponen ini yaitu dapat meredam getaran yang

timbul akibat putaran dan gesekan pada roda gigi.

Dari kesulitan konstruksi yang disyaratkan dan pemenuhan kriteria yang

dibutuhkan, maka kami bermaksud membuat produk tersebut sebagai objek

perancangan tugas elemen mesin.

Pembuatan produk tersebut dengan memperhatikan spesifikasi yang diinginkan.

1.2 Batasan Masalah

Penulis akan membatasi pembahasan hanya sampai memperhitungkan aspek

mekanika saja dan terbatas kepada komponen-komponen mesin yang telah dipelajari

pada mata kuliah elemen mesin I. Sedangkan aspek-aspek yang lainnya yang akan

dibahas secara sekilas saja. Dalam laporan tugas elemen mesin I ini penulis

membatasi permasalahan hanya pada perhitungan beberapa komponen pada roda gigi.

Metode pengukuran yang kami pilih sangat sederhana, dengan menghitung kembali

roda gigi dengan melihat spesifikasi pada kendaraan bermotor.

1.3 Tujuan

Adapun tujuan dari mata kuliah ini adalah sebagai berikut :

1. Mengenal beberapa komponen mesin beserta beban utamanya.

2. Memahami tahap – tahap perancangan roda gigi.

3. Mampu membuat gambar sket dan gambar teknik dari komponen yang

dirancang.

4. Menentukan variable yang akan dittemukan di lapangan.

4

1.4 Sistematika Penulisan dan Pembahasan

Dalam laporan ini penulis melakukan pembahasan secara sistematis dengan

sistematika sebagai berikut:

Bab I berisi tentang latar belakang desain, batasan masalah beserta tujuan penulis

dalam mengerjakan tugas elemen mesin.

Bab II berisi tentang teori dasar tentang komponen-komponen padr roda gigi.

Bab III berisi perhitungan roda gigi pada kendaraan bermotor sesuai spesifikasi yang

telah di pilih pda tipe kendaraan.

Bab IV berisi tentang hasil dan analisa roda gigi.

Bab V berisi tentang kesimpulan hasil perhitungan dan analisis roda gigi. Di samping

itu laporan ini juga membuat beberapa lampiran yang berisikan tentang gambar

teknik dan tabel – tabel yang diperlukan data perancangan roda gigi.

5

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Rodagigi digunakan untuk mentransmisikan daya besar dan putaran yang

tepat. Rodagigi memiliki gigi di sekelilingnya, sehingga penerusan daya dilakukan

oleh gigi-gigi kedua roda yang saling berkait. 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 :

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.

Rodagigi harus mempunyai perbandingan kecepatan sudut tetap antara dua

poros. Di samping itu terdapat pula rodagigi yang perbandingan kecepatan sudutnya

dapat bervariasi. Ada pula rodagigi dengan putaran yang terputus-putus. Dalam teori,

rodagigi pada umumnya dianggap sebagai benda kaku yang hampir tidak mengalami

perubahan bentuk dalam jangka waktu lama.

6

2.1 Klasifikasi Rodagigi

Rodagigi diklasifikasikan sebagai berikut :

Menurut letak poros.

Menurut arah putaran.

Menurut bentuk jalur gigi

2.1.1 Menurut Letak Poros

Menurut letak poros maka rodagigi diklasifikasikan seperti tabel berikut :

Letak Poros Roda Gigi Keterangan

Roda Gigi dengan

Poros Sejarar

Roda gigi Lurus

Roda gigi Miring

Roda gigi Miring Ganda

Klasifikasi atas dasar

bentukalur gigi

Roda gigi dengan

poros berpotongan

Roda gigi kerucut lurus

Roda gigi kerucut spiral

Roga gigi kerucut zerol

Roda gigi kerucut miring

Roda gigi miring ganda

Klasifikasi atas dasar

bentuk jalur gigi

Rodagigi permukaan dengan poros

Berpotongan

Rodagigi dengan poros

berpotongan berbentuk

istimewa

Rodagigi miring silang

Batang gigi miring silang

Kontak gigi

Gerak lurus dan berputar

Rodagigi

dengan poros

Rodagigi cacing silindris

Rodagigi cacing selubung ganda

5

7

silang Rodagigi cacing samping

Rodagigi hiperboloid

Rodagigi hipoid

Rodagigi permukaan silang

2.2.2 Menurut arah putaran

Menurut arah putarannya, rodagigi dapat dibedakan atas :

Rodagigi luar ; arah putarannya berlawanan.

Rodagigi dalam dan pinion ; arah putarannya sama

2.2.3 Menurut bentuk jalur gigi

Berdasarkan bentuk jalur giginya, rodagigi dapat dibedakan atas :

2.2.3.1 Rodagigi 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 2.1 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



( i ) = Perbandingan kecepatan antara penggerak dengan yang

digerakkan

5. Efisiensi keseluruhan untuk masing-masing tingkat 96% - 99%

tergantung disain dan ukuran.

Jenis-jenis rodagigi lurus antara lain :

9

1. Rodagigi lurus (external gearing)

Rodagigi lurus (external gearing) ditunjukkan seperti gambar 2.2. Pasangan rodagigi

lurus ini digunakan untuk menaikkan atau menurunkan putaran dalam arah yang

berlawanan.

Gambar 2.2 Rodagigi Lurus Luar

2. Rodagigi dalam (internal gearing)

Rodagigi dalam dipakai jika diinginkan alat transmisi yang berukuran kecil dengan

perbandingan reduksi besar.

3. Rodagigi Rack dan Pinion

Rodagigi Rack dan Pinion (gambar 2.3) berupa pasangan antara batang gigi dan

pinion rodagigi jenis ini digunakan untuk merubah gerakan putar menjadi lurus atau

sebaliknya.

10

Gambar 2.3 Rodagigi Rack dan Pinion

4. Rodagigi permukaan

Rodagigi lurus permukaan (gambar 2.4) memiliki dua sumbu saling berpotongan

dengan sudut sebesar 90°.

Gambar 2.4 Roda gigi permukaan.

2.2.3.2 Roda gigi Miring

Roda gigi miring hampir sama dengan roda gigi lurus, tetapi dalam pengoprasiannya

roda gigi lurus lebih lembut dan tingkat kebisingannya rendah perkontakan antara

gigi lebih dari 1.

11

Gambar 2.5 Roda gigi miring

Ciri – cirri roda gigi mirng :

Arah gigi membentuk sudut terhadap poros.

Distribusi beban sepanjang garis kontak tidak uniform

Kemampuan pembebanan lebih besar dari roda gigi lurus

Gaya aksial lebih besar sehingga memerlukan bantalan aksial dan roda gigi

yang kokoh.

Jenis – jenis roda gigi miring antara lain ;

1. Roda Gigi Miring Biasa

Gambar 2.6 Roda gigi Miring Biasa

12

2. Roda Gigi Miring Silang

Gambar 2.7 Roda gigi Miring Silang

3. Roda gigi Miring Ganda

Gambar 2.8 Roda gigi Miring Ganda

4. Roda gigi Mirirng Bersambung

Gambar 2.9 Roda gigi mirirng Bersambung

13

2.2.3.3 Roda gigi Kerucut

Roda gigi kerucut digunakan untuk mentransmisikan 2 buah poros yang saling

berpotongan.

Gambar 2.10 Roda gigi Kerucut

Jenis – jenis roda gigi kerucut :

1. Roda gigi lurus kerucut

14

Roda gigi kerucut miring

Gambar 2.11 Roda gigi kerucut miring

2. Roda gigi kerucut Spiral

Gambar 2.12 Roda gigi Kerucut Spiral

3. Roda gigi Kerucut hypoid

Gambar 2.13 roda gigi kerucut hypoid

15

2.2.3.4 Roda gigi Cacing

Ciri-ciri roda gigi cacing adalah :

1. Kedua sumbu saling bersilang dengan jarak sebesar a, biasanya sudut yang

dibentuk kedua sumbu sebesar 90o.

2. Kerjanya halus dan hampir tanpa bunyi

3. Umumnya transmisi tidak dapat dibalik untuk menaikan putaran dari roda

cacing ke cacing (mengunci sendiri).

4. Perbandingan reduksi dapat dibuat sampai 1 : 150.

5. Kapasitas beban yang besar dimungkinkan karena kontak beberapa gigi

biasanya 2 sampai 4.

6. Roda gigi cacing efisiensinya sangat rendah, terutama jika sudut kisarannya

kecil.

Batasan roda gigi cacing adalah :

a) Kecepatan roda gigi cacing maksimun 40.000 rpm

b) Kecepatan keliling roda gigi cacing maksimum 69 m/s

c) Tosi maksimun roda gigi cacing adalah 70.000 m kgf

d) Gaya keliling roda gigi cacing maksimum 80.000 kgf

e) Diameter roda gigi cacing maksimum 2 m

f) Daya maksimum 1.400 Hp

Peningkatan pemakaian roda gigi cacing seperti pada gambar 2.15 dibatasi pada nilai

i antara 1 sampai dengan 5 , karena dengan ini dapat mentransmisikan daya yang

besar dengan efisiensi yang tinggi dan selanjutnya hubungan seri dengan salah satu

16

tingkat roda gigi lurus sebelum atau sesudahnya untuk dapat mendapat reduksi yang

lebih besar dengan efisiensi yang lebih baik.

Gambar 2.15 Roda gigi Cacing.

Pemakaian dari roda gigi cacing meliputi : gigi reduksi untuk semua transmisi samapi

daya 1.400 HPDiantaranya pada lift, motor Derek, untuk mesiln tekstil, rangkakaian

kemudi kapal, mesin bor vertikal, mesin frais dan juga untuk berbagai sistem kemudi

kendaraan.

Adapun frofil dari roda gigi cacing ditunjukan seperti pada gambar 2.16 :

Gambar 2.16 profil roda gigi cacing

1. N-worm atau A-worn

Gigi cacing yang punya profil trapozidal dalam bagian normal dan bagian aksial,

diproduksi dengan menggunakan mesin bubut dengan pahat yang berbentuk

trapezium, serta tanpa proses penggrindaan.

2. E – worn

Gigi cacing yang menunjukan involut pada gigi miring dengan antara 87o sampai

dengan 45o.

17

3. K-worn

Gigi cacing yang dipakai untuk perkakas pahat mempunyai bentuk trapezoidal,

menunjukan dua kerucut.

4. H- worn

Gigi cacing yang dipakai untuk perkakas pahat yang berbentuk cembung .

Tipe – tipe yang perpenggerak roda gigi cacing antara lain :

a. Cylindrical worm gear dengan pasangan gigi globoid.

Gambar 2.17 Cylindical Worm Gear dengan pasangan Gigi Globoid.

b. Globoid worm gear dipasangkan dengan roda gigi lurus.

Gambar 2.18 Globoid worm drive dipasangkan roda gigi lurus.

c. Globoid worm drive dipasangkan dengan roda gigi globoid.

18

Gambar 2.19 worm drive dipasangkan dengan roda gigi floboid

d. Roda gigi cacing krucut dipasangkan dengan roda gigi kerucut globoid yang

dinamai dengan roda gigi spiroid (gambar 2.20)

Gambar 2.20 Roda gigi cacing krucut dipasangkan dengan roda gigi kerucut

globoid.

19

2.3 perbandigan putaran dan perbandingan Roda gigi

Jika putaran roda gigi yang berpasangan dinyatakan dengan n1 (rpm) pada poros

penggerak dan n2 (rpm) pada poros yang digerakkan, diameter lingkaran jarak bagi d1

(mm) dan d2 (mm) dan jumlah gigi z1 dan z2 , maka perbandingan putaran u adalah :

U=𝑛1

𝑛2=

𝑑1

𝑑2=

𝑚 .𝑧1

𝑚 .𝑧2=

𝑧1

𝑧2=

1

𝑖

= 𝑧1

𝑧2 = i

Harga I adalah perbandingan antara jumlah gigi pada roda gigi dan pinion, dikenal

juga sebagai perbandingan transmisi atau perbandingan roda gigi. Perbandingan ini

dapat sebesar 4 sampai 5 dalam hal roda gigi lurus standar, dan dapat diperbesar

sampai 7 dengan perubahan kepala. Pada roda gigi miring ganda dapat sampai 10.

Jarak sumbu poros alumunium (mm) dan diameter lingkaran jarak bagi d1 dan d2

(mm) dapat dinyatakan sebagai berikut :

𝛼 = (𝑑1+𝑑2)

2=

𝑚 (𝑧1+𝑧2)

2

d1 = 2 𝑎

𝑖+1

d2 = 2 𝑎 .𝑖

𝑖 +1

20

2.4 Nama-nama Bagian Roda gigi

Berikut beberapa buah istilah yang perlu diketahui dalam perancangan roda gigi yang

perlu diketahui yaitu :

1. 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.

2. Pinion

Roda gigi yang lebih kecil dalam suatu pasangan roda gigi.

3. Diameter lingkaran pitch (pitch circle diameter)

Merupakan diameter dari lingkaran pitch.

4. Diameter pitch

Jumlah gigi persatuan pitch diameter.

5. 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 :

6. Modul (module)

Perbandingan antara diameter lingkaran pitch dengan jumlah gigi.

7. Adendum (dedendum)

Jarak antara lingkaran kepala dengan lingkaran pitch dengan lingkaran pitch

diukur dalam arah radial.

8. Dedendum (dedendum)

Jarak antara lingkaran pitch dengan lingkaran kaki yang diukur dalam arah radial.

21

9. Working Depth

Jumlah jari-jari lingkaran kepala dari sepasang roda gigi yang berkontak

dikurangi dengan jarak poros.

10. Clearance Circle

Lingkaran yang bersinggungan dengan lingkaran addendum dari gigi yang

berpasangan.

11. Pitch point

Titik singgung dari lingkaran pitch dari sepasang roda gigi yang berkontak yang

juga merupakan titik potong antara garis kerja dan garis pusat.

12. Operating pitch circle

Lingkaran-lingkaran singgung dari sepasang roda gigi yang berkontak dan jarak

porosnya menyimpang dari jarak poros yang secara teoritis benar.

13. Addendum circle

Lingkaran kepala gigi yaitu lingkuran yang membatasi gigi.

14. Dedendum circle

Lingkaran kaki gigi yaitu lingkaran yang membatasi kaki gigi.

15. Width of space

Tebal ruang antara roda gigi diukur sepanjang lingkaran pitch.

16. Sudut tekan (pressure angle)

Sudut yang dibentuk dari garis normal dengan kemiringan dari sisi kepala gigi.

17. Kedalaman total (total depth)

Jumlah dari addendum dan dedendum.

18. Tebal gigi (tooth thickness)

22

Lebar gigi diukur sepanjang lingkaran pitch.

19. Lebar ruang (tooth space)

Ukuran ruang antara dua gigi sepanjang lingkaran pitch.

20. Backlash

Selisih antara tebal gigi dengan lebar ruang.

21. Sisi kepala (face of tooth)

Permukaan gigi diatas lingkaran pitch.

22. Sisi kaki(flank of tooth)

Permukaan gigi dibawah lingkaran pitch.

23. Puncak kepala (top land)

Permukaan dipuncak gigi.

24. Lebar gigi (face width)

Kedalaman gigi diukur sejajar sumbunya.

23

BAB III

PERHITUNGAN RODA GIGI

3.1 Menentukan Ukuran Roda Gigi

Untuk merancang roda gigi yang mamapu mentransmisikan daya maksimum

sebesar 104 ps pada putaran 6000 rpm. Pada mobil “Bus HINO R260

RK8JSKA-NHJ

dan direncanakan menggunakan roda gigi miring:

Hal – hal yang direncanakan diantara lain:

Sudut miring , = 25°

Sudut tekanan, = 20°

Jarak sumbu poros, a = 100 mm

Muodul (m) = 3

Perbandingan transmisi :

I1 = 3,769

I2 = 2,045

I3 = 1,376

I4 = 1,000

I5 = 0,838

24

Gigi mundur : R = 4,128

Karena dasar dalam perencanaan roda gigi itu perbandingan kecepatan atau

perbandingan transmisi (I), yaitu perbandingan lingkungan jarak roda gigi yang satu

dengan jumlah gigi yang ke dua.

Perhitungan Transmisi 1

Menghitung jarak lingkaran sementara , d1

d1¹ = 2.𝑎

1+𝑖 d2¹ =

2 .𝑎 ,𝑖

1+𝑖

= 2 𝑥 100

1+3,769 =

2𝑥100𝑥 3,769

1+3,769

= 42 mm = 158 mm

d1¹ = 22 mm d2¹ = 158 mm

Jumlah gigi, (z) :

Z1 = d1¹

𝑚 Z2 =

d2²

𝑚

= 42

3 =

158

3

= 14 gigi = 53 gigi

25

Dimensi roda gigi

o Diameter tusuk , Dt:

Dt1 = m ∙ z1 Dt2 = m ∙ z²

= 3 x 14 = 3 x 53

= 42 mm = 159 mm

o Diameter kepala, Dk:

Dk1 = m (z1+2) Dk2 = m (z2+2)

= 3 (14+2) = 3 (53+2)

= 48 mm = 165 mm

o Diameter kaki , Df :

Df¹ = m (Z1-2) Df² = m (Z2-2)

= 3 (14-2) = 3 (53-2)

= 36 mm = 153 mm

26


Diameter jarak lingakaran sementara, d1:

d1¹ = 2.𝑎

1+𝑖 d21 =

2 ∙𝑎 ∙𝑖

1+𝑖

= 2𝑥 100

1+2,045 =

2𝑥 100 𝑥 2,045

1+2,045

= 66 mm = 134 mm

Jumlah gigi , z:

Z1 = d1¹

𝑚 Z2 =

d2²

𝑚

= 66

3 =

134

3

= 22 gigi = 45 gigi

Dimensi roda gigi:

o Diameter tusuk, Dt :

Dt1 = m ∙ Z1 Dt2 = m ∙ Z2

= 3 x 22 = 3 x 45

= 66 mm = 135 mm

o Diameter kepala, Dk :

Dk1 = m ∙ (Z1 + 2) Dk2 = m ∙ (Z2+ 2)

= 3 x (22 + 2 ) = 3 x (45 +2)

27

= 72 mm = 225 mm

o Diameter kaki , Df :

Dk1 = m (Z1-2) Dk2 = m (Z2-2)

= 3 (22 – 2 ) = 3 (45 -2)

= 60 mm = 129 mm


Menghitung jarak lingkaran sementara , d1 :

d1¹= 2.𝑎

1+𝑖 d21 =

2 ∙𝑎 ∙𝑖

1+𝑖

= 2𝑥 100

1+1,376 =

2 𝑥100𝑥 3,076

1+1,376

= 84 mm = 115 mm

Jumlah gigi, z :

Z¹=d1¹

𝑚z2 =

d2²

𝑚

= 84

3 =

115

3

= 28 gigi = 38 gigi

Diamater roda gigi :

o Diameter tusuk, Dt:

Dt1 = m ∙ z1 Dt2 = m ∙ z2

28

= 3 x 28 = 3 x 38

= 84 mm = 114 mm


Dk1 = m ∙ (z1 + 2) Dk2 = m ∙ (z2+2)

= 3 x (28 + 2 ) = 3 x (38 + 2)

= 90 mm = 120 mm

o Diameter kaki, Df :

Dk1 = m (Z1-2) Dk2 = m (Z2-2)

= 3 x (28 – 2 ) = 3 x (38 -2)

= 78 mm = 108 mm



d1¹ = 2.𝑎

1+𝑖 d2

1 = 2 ∙𝑎 ∙𝑖

1+𝑖

= 2 ∙100

1+1,000 =

2 𝑥100𝑥 1,000

1+1,000

= 100 mm = 100 mm

Jumlah gigi, z :

Z¹ = d1¹

𝑚z2 =

d2²

𝑚

29

= 100

3 =

100

3

= 33 gigi = 33 gigi

Diameter roda gigi :


Dt1 = m ∙ z1 Dt2 = m ∙ z2

= 3 x 33 = 3 x 33

= 99 mm = 99 mm


Dk1 = m ∙ (z1 + 2) Dk2 = m ∙ (z2+2)

= 3 x ( 33 + 2 ) = 3 x ( 33+ 2)

= 105 mm = 105 mm

o Diameter kaki, Df:

Dk1 = m (Z1-2) Dt2 = m (Z2-2)

= 3 x (33 – 2 ) = 3 x (33-2)

= 93 mm = 93 mm

30

Menghitung transmisi 5


d1¹ = 2.𝑎

1+𝑖 d2² =

2 ∙𝑎 ∙𝑖

1+𝑖

= 2 𝑥 100

1+0,838 =

2 𝑥100𝑥 0,838

1+0,838

= 108,81 mm = 91,18 mm

Jumlah gigi, z :

Z¹ = d1¹

𝑚z² =

d2²

𝑚

= 109

3 =

91

3

= 36gigi = 30 gigi

Diameter roda gigi :


Dt¹ = m ∙ z1 Dt² = m ∙ z2

= 3 x 36 = 3 x 30

= 108 mm = 90 mm


31

Dk¹ = m ∙ (z1 + 2) Dk² = m ∙ (z2+2)

= 3 x (36 + 2 ) = 3 x ( 30+ 2)

= 114mm = 96 mm

o Diameter kaki, Df:

Df¹ = m (Z1-2) Df² = m (Z2-2)

= 3 x (36 – 2 ) = 3 x (30 -2)

= 102 mm = 84 mm

Tabel 3.1 Tabel Dimensi Roda Gigi

Transmisi

Z1

(gigi)

Z2

(gigi)

Dt1

(mm)

Dt2

(mm)

Dk1

(mm)

Dk2

(mm)

Df1

(mm)

Df2

(mm)

1 14 53 42 159 48 165 36 153

2 22 45 66 135 72 225 60 129

3 28 38 84 114 90 120 78 108

4 33 33 99 99 105 105 93 93

5 36 30 108 90 114 96 102 84

3.2 Menentukan jarak sumbu poros pada roda gigi

Jarak sumbu poros pada roda gigi adalah perbandingan antara jumlah dari

diameter jarak bagi lingkaran pada roda gigi di bagi 2:

= 𝑑𝑡1+𝑑𝑡2

2

= 42+159

2

32

= 101 mm

3.3 Perencanaan Roda Gigi mundur

Hasil pengukuran dan pengamatan spesifikasi mesin adalah sebagai berikut :

Putaran motor (ni) = 6000 rpm

Daya (N1) = 104 ps

Ratio roda pada gigi mundur (ir) = 4,128

Ratio roda pada gigi final (ifg) = 4,875

Material = Baja St 70.11

Sudut tekanan normal = 20° (standart ISO )

o = 0 (untuk roda gigi lurus)

o = 0.35 ∙𝐾𝐷 ∙𝑖

𝐶𝑠 ∙𝑆𝐺∙(1+𝑖)

= 0,35 𝑥 0,625 𝑥 4,128

1,5 𝑥 0,8 (1+4,128)

= 0,1467 kgf / mm²

3.3.1 Diameter Refrensi

Diameter refrensi pertama pada poros penggerak (poros 1 ) ditentukan dengan

persamaan:

33

db ≤ 113 √𝑑𝑏 . 1 .𝑁1

𝑏.𝑛1.𝛽𝑧𝑢𝑙

3

db ≤ 113 √1 𝑥 104

0,5 𝑥 6000 𝑥 0,1467

3

db1 = 69,861 mm

db1 = 70 mm

V = 𝜋.𝐷.𝑛

60 𝑥 10³

= 3,14 𝑥 69,861 𝑥 6000

60 𝑥 10³

= 21,93 m/s

Diameter refrensi roda gigi yang kedua:

db2 = ir. db1= 4,128 x 69,861 = 288,38 mm

db3 = ifg . db2 = 4,875 x 69,861 = 340,57 mm

3.3.2 Diameter Jarak Bagi

Dianggap tidak ada factor korigasi (X1=X2=0) sehingga diameter jarak bagi (d)

sama dengan diameter refrensinya.

dq1 = db1 = 69,861 mm

dq2 = db2 = 288,38 mm

dq3 = db3 = 340,57 mm

3.3.3 Jumlah gigi

Jumlah gigi roda gigi 1 dipilih :

34

Z1= 2 𝑎

(1+𝑖𝑟).𝑚 =

2 𝑥 100

(1+4,128) 𝑥 3 = 13


Z2=ir . z1

= 4,128 x 13 = 53,664 = 54


Z3 = ifg . z1

= 4,875 x 13 = 63,375 = 63

3.3.4 Modul

Modul ini ditentukan dengan persamaan:

m = = 𝑑𝑜1

𝑧1 = =

𝑑𝑜2

𝑧2 = =

69,861

13= 5,373 = 5

3.3.5 Lebar Gigi

W = b . db1 = 0.5 x 69,861 = 34, 930 mm = 35 mm

3.3.6 Tinggi Kepala dan Tinggi Gigi

Berdasarkan DIN 867 (tabel 21/5)

hk/m = 1 dan hf / m = 1,1 – 1,3

Tinggi kepala sama dengan modul :

hk = m = 5,373 mm

Tinggi kepala pasangan roda gigi dipilih sama :

hk1 = hk2

35

Tinggi kaki dipilih sebesar , 1,25 mm:

hf1 = 1,25 x 5,373 = 6,716 mm

Tinggi kakai pasangan roda gigi adalah :

hf1 = hf2 = hf = 6,716 mm

3.3.7 Diamater Lengkungan Kepala :

Untuk roda gigi 1 :

dk1 = do1+ 2hk1 = 69,861 + (2 x 5,373)= 80,60 mm

Untuk roda gigi 2 :

dk2 = do2 + 2hk2 = 288,38 + (2 x 5,373) = 299,12 mm

Untuk roda gigi 3 :

dk3 = do3 + 2hk3 = 340,57 + (2 x 5,373) = 351,31 mm

3.3.8 Diamater lingkaran Kaki :

Untuk roda gigi 1 :

dk1 = do1 - 2hk1 = 69,861 - (2 x 5,373) = 59 mm

Untuk roda gigi 2 :

dk2 = do2 - 2hk2 = 288,38 - (2 x 5,373) = 277,63 mm

Untuk roda gigi 3 :

dk3 = do3 - 2hk3 = 340,57 - (2 x 5,373) = 329,82 mm

3.3.9 Jarak Pusat

Jarak pusat ditentukan dengan :

= 0,5 (db1 + db2) = 0,5 (69,861 + 288,38) = 179,12 mm

36

3.3.10 Jarak Bagi

Jarak bagi ditentukan :

t0= . m = 3,14 x 5,373 = 16,87 mm

Kekuatan gigi

Untuk penghitungan kekuaatan gigi digunakan dua metode yang paling dasar

pada perhitungan dan diutamakan pada kekuatan terhadap lenturan dan tekanan pada

permukaan gigi. Kedua metode ini merupakan metode perencanaan menurut standart.

Untuk melakukan perencanaan roda gigi perlu diketahiu seperti hal- hal berikut

ini :

o Bahan Pinyon S45C dengan :

Kekuatan tarik b : 58 (N/mm2)

Kekuatan permukaan sisi gigi , Hb : 198

Tegangan lenturan yang diizinkan al: 30 N/mm2

Misalkan faktor tegangan kontak diambil antara baja dengan kekrasan (200Hb)

dengan besi cor maka Hk : 0,079 N/mm2.

Maka perhitungan dapat dilakukan sebagai berikut :

Transmisi 1

Z1 =14

Y1 = 0,276

Z2 = 53

Y2 = 0.408(0,421−0,408)𝑥 1

10 = 0,409

Kecepatan

V = 𝜋 . 𝑑𝑡 .𝑛

1000 𝑥 60

37

= 3,14 𝑥 42 𝑥 6000

1000 𝑥 60

= 13,18 m/s

Gaya tangensial

ft = 102 𝑥 𝑝

𝑣

= 102 𝑥 104

13,18

= 804, 85 N

Faktor dinamis

Fv = 6

6+𝑣

= 6

6+13,18

= 0,31

Beban lentur yang diizinkan persatuan lebar

F1b1 = a1 .m .Y1 .fv

= 30 x 3 x 0,276 x 0,31

= 7,70 N/m

F2b2 = a1 .m .Y2 .fv

= 30 x 3 x 0,409 x 0,31

= 11,41 N/m

Beban permukaan yang diizinkan persatuan lebar

F1H = Fv .kH .dt1 .2 .z2

z1+z2

= 0,31 x 0,079 x 42 x 2 x 53

7 + 53

38

= 1,62 N/mm

Transmisi 2

Z1 = 22

Y1 = 0,327 + (0,333 − 0,327)𝑥 1

10 = 0,3276

Z2 = 45

Y2 = 0.396(0,402−0,396)𝑥 1

10 = 0,397

Kecepatan

V = 𝜋 . 𝑑𝑡 .𝑛

1000 𝑥 60

= 3,14 𝑥 66 𝑥 6000

60000

= 20,72, m/s

Gaya tangensial

ft = 102 𝑥 𝑝

𝑣

= 102 𝑥 104

20,72

= 511.96N

Faktor dinamis

Fv = 5,5

5,5+𝑣½

= 5,5

5,5+20,72½

39

= 0,54


F1b1 = a1 .m .Y1 .fv

= 30 x 3 x 0,3276 x 0,54

= 15,92 N/mm

F2b2 = a1 .m .Y2 .fv

= 30 x 3 x 0,397 x 0,54

= 19,92 N/m


F1H = Fv .kH .dt1 .2 .z2

z1+z2

= 0,54 x 0,079 x 66 x 2 x 45

22 + 45

= 3,78 N/mm

Transmisi 3

Z1 = 28

Y1 = 0,349 + (0,358−0,349)𝑥 1

10 = 0,3499

Z2 = 38

Y2 = 0,349

Kecepatan

V = 𝜋 . 𝑑𝑡 .𝑛

1000 𝑥 60

40

= 3,14 𝑥 84 𝑥 6000

60000

= 26,37 m/s

Gaya tangensial

ft = 102 𝑥 𝑝

𝑣

= 102 𝑥 104

26,37

= 402,27 N

Faktor dinamis

Fv = 5,5

5,5+𝑣½

= 5,5

5,5+26,37½

= 0,51


F1b1 = a1 .m .Y1 .fv

= 30 x 3 x 0,3499 x 0,51

= 16,06 N/m

F1b2 = a1 .m .Y2 .fv

= 30 x 3 x 0,383 x 0,51

= 17,57 N/mm


F1H = Fv .kH .dt1 .2 .z2

z1+z2

41

= 0,51 x 0,079 x 48 x 2 x 38

28 + 38

= 3,89N/mm

Transmisi 4

Z1 = 33

Y1 = 0,358 + (0,371−0,358)𝑥 1

10 = 0,359

Z2 = 33

Y2 = 0,358(0,371 − 0,358) 1

10 = 0,359

Kecepatan

V = 𝜋 . 𝑑𝑡 .𝑛

1000 𝑥 60

= 3,14 𝑥 99 𝑥 6000

60000

= 31,08 m/s

Gaya tangensial

ft = 102 𝑥 𝑝

𝑣

= 102 𝑥 104

31,08

= 341,31 N

Faktor dinamis

Fv = 5,5

5,5+𝑣

42

= 5,5

5,5+31,08½

= 0,49


F1b1 = a1 .m .Y1 .fv

= 30 x 3 x 0,359 x 0,49

= 15,83 N/m

F1b2 = a1 .m .Y2 .fv

= 30 x 3 x 0,359 x 0,399

= 14,65 N/m


F1H = Fv .kH .dt1 .2 .z2

z1+z2

= 0,49 x 0,079 x 99 x 2 x 33

33 + 33

= 3,83N/mm

Transmisi 5

Z1 = 36

Y1 = 0.371(0,383 − 0,371) 1

10 = 0,372

Z2 = 30

Y2 = 0,358

Kecepatan

43

V = 𝜋 . 𝑑𝑡 .𝑛

1000 𝑥 60

= 3,14 𝑥 108 𝑥 6000

60000

= 33,91 m/s

Gaya tangensial

ft = 102 𝑥 𝑝

𝑣

= 102 𝑥 104

33,91

= 312,82 N

Faktor dinamis

Fv = 5,5

5,5+𝑣

= 5,5

5,5+33,912½

= 0,48


F1b1 = a1 .m .Y1 .fv

= 30 x 3 x 0,372 x 0,48

= 16,07 N/mm

F1b2 = a1 .m .Y2 .fv

= 30 x 3 x 0,358 x 0,48

= 15,46 N/mm


44

F1H = Fv .kH .dt1 .2 .z2

z1+z2

= 0,48 x 0,079 x 108 x 2 x 30

36 + 30

= 3,72N/mm

Tabel 3.2 Hasil Perhitugan Efisiensi Gigi

Transmisi Z1 Z2 V Ft Fv Fb1 Fb2 F1H

1 14 53 13,18 804,85 0,31 7,70 11,41 1,62

2 22 45 20,72 511,96 0,54 15,92 19,29 3,78

3 28 38 26,37 402,27 0,51 16,06 17,57 3,89

4 33 33 31,08 341,31 0,49 15,83 15,83 3,83

5 36 30 33,91 312,82 0,48 16,07 15,46 3,72

3.4 Perhitungan Efisiensi Roda Gigi

Perhitungan efisiensi roda gigi diambil berdasarkan data jumlah roda gigi masing

– masing. Efisiensi roda gigi yang akan dihitung adalah efisiensi masing – masing

transmisi., efisiensi mekanis dan efisiensi total.

Jumlah roda gigi pada setiap roda gigi :

Z1 = 14 Z6 = 38 Z11 = 16

Z2 = 53 Z7 = 33 Z12 = 52

Z3 = 22 Z8 = 33 Z13 = 70

Z4 = 45 Z9 = 36

45

Z5 = 28 Z10 = 30

a. Efisiensi Transmisi 1

1 = 1 - 1

7[

𝑍1+𝑍2

𝑍1.𝑍2+

𝑍7+𝑍8

𝑍1.𝑍2]

= 1 - 1

7[

14+53

14𝑥53+

33+33

33𝑥33]

= 0,9785

= 97,85%

b. Efisiensi Transmisi 2

2 = 1 - 1

7[

Z1+Z2

Z1.Z2+

Z5+Z6

Z5.Z6]

= 1 - 1

7[

14+53

14 𝑥 53+

28 + 38

28 𝑥 38]

= 0,9784

= 97,84%

c. Efisiensi Transmisi 3

3 = 1 - 1

7[

𝑍1+𝑍2

𝑍1.𝑍2+

𝑍3+𝑍4

𝑍3.𝑍4]

= 1 - 1

7[

14+53

14 𝑥 53+

22+45

22 𝑥 45]

= 0,9776

= 97,76%

d. Efisiensi Transmisi 5

46

v = 1 - 1

7[

𝑍1+𝑍2

𝑍1.𝑍2+

𝑍12+𝑍13

𝑍12 . 𝑍13]

= 1 - 1

7[

14+53

14 𝑥 53+

52+70

52 𝑥70]

= 0,9825

= 98,25%

e. Efisiensi Transmisi Mundur

R = 1 - 1

7[

𝑍1+𝑍2

𝑍1 . 𝑍2+

𝑍9+𝑍10

𝑍9 . 𝑍10+

𝑍10+𝑍11

𝑍10 .𝑍11]

= 1 - 1

7[

14 + 53

14 𝑥 53+

36 + 30

36 𝑥 30+

30 + 16

30 𝑥 16]

= 0,965

= 96,5%

f. Efisiensi Transmisi Mekanis

max = 1 . 2 .3 .v .R .bantalan

= 0,9785 x 0,9784 x 0,9776 x 0,9825x 0,965x 0,99

= 0,8784

= 87,84%

g. Efisiensi Total

Kerugian daya , Pg

Daya maksimum mesin, Pmaks = 104 ps

Pg = Pmaks (1-max)

= 10 4(1- 87,84 %)

= 12,64 kW

47

Jadi Efisiensi total ,total :

total = [𝑃𝑚𝑎𝑘𝑠 −𝑃𝑔

𝑃𝑚𝑎𝑘𝑠]x 100%

= [104−12,64

104]x 100%

= 87.84%

BAB IV

HASIL DAN ANALISA

Tabel 3.1 Tabel Dimensi Roda Gigi.

Transmisi

Z1

(gigi)

Z2

(gigi)

Dt1

(mm)

Dt2

(mm)

Dk1

(mm)

Dk2

(mm)

Df1

(mm)

Df2

(mm)

1 14 53 42 159 48 165 36 153

2 22 45 66 135 72 225 60 129

3 28 38 84 114 90 120 78 108

4 33 33 99 99 105 105 93 93

5 36 30 108 90 114 96 102 84

Tabel 3.2 Hasil Perhitugan Efisiensi Gigi

Transmisi Z1 Z2 V Ft Fv Fb1 Fb2 F1H

1 14 53 13,18 804,85 0,31 7,70 11,41 1,62

48

2 22 45 20,70 511,96 0,54 15,92 19,29 3,78

3 28 38 26,37 402,27 0,51 16,06 17,57 3,89

4 33 33 31,08 341,31 0,49 15,83 15,83 3,83

5 36 30 33,91 312,82 0,48 16,07 15,46 3,72

BAB V

KESIMPULAN

5.1 Kesimpulan

Penulis menyimpulkan bahwa fungsi roda gigi adalah meneruskan daya dari

putaran mesin ke roda. Dengan adanya perbedaan roda gigi antara transmisi 1 dengan

yang lainnya maka gaya yang dihasilkan dan kecepatan yang dihasilkan berbeda

beda. Apabila dilihat dari pergesekan atau hubungan antara roda gigi 1 dengan yang

lainnya maka dapat dipastikan perpindahan roda gigi akan sangat kasar, oleh karena

itu maka diperlukan sinkroniser ring yang berfungsi untuk memperhalus perpindahan

roda gigi, dan biasanya bahan dari sinkroniser ring terbuat dari bahan kuningan.

Dengan melihat hasil yang sudah didapat :

Efisiensi max pada mobil “Bus HINO R260 RK8JSKA-NHJ

- ” adalah 87,84 % dengan besarnya efisiensi ini berarti perhitungan ini sudah

dapat digunakan.

5.2 Saran

49

Untuk transmisi 5 agar mendapatkan kecepatan yang lebih tinggi maka Z1 bisa

diperbesar dan Z2 diperkecil

DAFTAR PUSTAKA

Modul Kuliah, Elemen Mesin II, Universitas Darma Persada, Jakarta

George H. Martin, Kinematika dan Dinamika Teknik, Edisi II, Erlangga, Jakarta,

1984

G. Neiman, Elemen Mesin, Erlangga Jakarta, 1986

Sularso.Ir. MSME, Elemen Mesin, PT. Pradya Paramita, Jakarta 1997

50

LAMPIRAN

Berdasarkna bahan yang akan kita gunakan untuk tegangan lentur yang

diizinkan pada roda gigi transmisi adalah baja karbon untuk konstruksi mesin dan

tingkat kekuatan bahan yang kita pilih S 35 C .

Kelompok Bahan Lambang

Bahan

Kekuatan Tarik

b (kg /mm2)

Kekerasan (brinel)

Hb

Tegangan Lentur

yang diizinkan

Besi Cor FC 15

FC 20

FC 25

FC 30

15

20

25

30

140-160

160-180

180-240

190-240

7

9

11

13

Baja Cor SC 42

SC 46

SC 49

42

46

49

140

160

190

12

19

20

Baja Karbon Untuk

Konstrusi Mesin

S 25 C

S 35 C

45

53

123-183

149-207

21

26

51

S 45 C 58 167-229 30

Baja Paduan dengan

Pengerasan Kulit

S 15 CK 50 400 (dicelup dingin

didalam minyak)

30

SNC 21

SNC 22

80

100

600 (dicelup dingin

didalam air )

30

Baja Krom Nikel SNC 1

SNC 2

SNC 3

75

85

95

212-225

248-302

269-321

35-40

40-60

40-60

Perunggu Logam

Delta Perunggu

Fosfer

Perunggu Nikel

18

35-60

19-30

64-90

85

-

80-100

180-260

5

10 sd 20

5 sd 7

20-30

Damar Phoner 3 sd 5

Tabel 1.1 Tegangan lentur yang diizinkan apada bahan Roda Gigi

Faktor tegangan kontak diambil diantara baja dengan kekerasan (250Hb) dengan corm

aka KH

= 0.130 N/mm2.

Bahan Roda gigi (kekerasan Hb) Kh

Kg/mm2 Pinyon Roda Gigi Besar

Baja (150) Baja (150) 0,027

Baja (200) Baja (150) 0,039

Baja (250) Baja (150) 0,035

52

Baja (200) Baja (200) 0,035

Baja (250) Baja (200) 0,069

Baja (300) Baja (200) 0,086

Baja (250) Baja (250) 0,086

Baja (300) Baja (250) 0,107

Baja (350) Baja (250) 0,130

Baja (300) Baja (300) 0,130

Baja (350) Baja (300) 0,154

Baja (400) Baja (300) 0,168

Baja (350) Baja (350) 0,182

Baja (400) Baja (350) 0,210

Baja (500) Baja (350) 0,226

Bahan Roda gigi (kekerasan Hb) Kh

Kg/mm2 Pinyon Roda Gigi Besar

Baja (400) Baja (400) 0,311

Baja (500) Baja (400) 0,329

Baja (600) Baja (400) 0,348

Baja (500) Baja (500) 0,389

Baja (600) Baja (600) 0,569

Baja (150) Besi cor 0,039

Baja (200) - 0,079

53

Tabel 1.2

Tegangan

kontak pada Roda

Gigi

Faktor keamanan

pembebanan

dinamis kita pilih kecepatan sedang :

Kecepatan rendah V = 0,5 – 10 m/s

Fv = 3

3+𝑦

Kecepatan sedang V = 5 – 20 m/s

Fv = 6

6+𝑦

Kecepatan tinggi V = 20 – 50 m/s

Fv = 5.5

5.5+𝑦½

Tabel 1.3 Faktor Dinamis.

Baja (250) - 0,130

Baja (300) - 0,139

Baja (150) Perunggu fosfor 0,041

Baja (200) - 0,082

Baja (250) - 0,135

Besi Cor Besi Cor 0,188

Besi Cor Nikel Besi Cor Nikel 0,186

Besi Cor Nikel Perunggu fosfor 0,155

54

Jumlah Gigi Y Jumlah Gigi Y

10 0,201 25 0,339

11 0,226 27 0,349

12 0,254 30 0,358

13 0,261 34 0,371

14 0,276 38 0,383

15 0,276 43 0,396

16 0,295 50 0,408

17 0,289 60 0,421

18 0,302 75 0,434

19 0,314 100 0,446

20 0,32 150 0,459

21 0,327 300 0,471

23 0,333 Batang gigi 0,484

Tabel 1.4 Faktor Bentuk Gigi

Tugas elemen mesin full

Data & Analytics

Transcript of Tugas elemen mesin full