RODA GIGI CACING.doc

Embed Size (px)

Citation preview

  • 8/18/2019 RODA GIGI CACING.doc

    1/43

    Tugas Perencanaan Elemen Mesin III 

    BAB I

    PENDAHULUAN

    I.1. Latar Belakang Masalah

    Institut teknologi Indonesia sebagai cikal bakal Institut besar harus

    mempunyai visi dan misi yang jelas di dalam penyelenggaraan pendidikannya.

    Teknik mesin ITI yang sudah terakreditasi B merupakan salah satu jurusan ungulan

    yang menghasilkan lulusan – lulusan yang berkwalitas yang sudah tersebar 

    keberbagai penjuru Indonesia, bahkan beberapa alumni sudah berkarya diluar negri.

    Dengan terus mengadakan pembenahan di sana – sini baik dari kalangan mahasiswa

    atau jurusan teknik mesin, sudah tentu kita tidak boleh ketinggalan dengan

     perkembangan teknologi yang telah maju dan akan terus maju seiring dengan

    keanekaragaman kebutuhan manusia.

    Pada tugas perencanaan lemen !esin III kali ini, yang akan dijadikan bahan

     perencanaan adalah "oda #igi $acing dengan daya yang diteruskan adalah %& 'P

    dan putaran poros cacing adalah (&) rpm, sedangkan untuk roda gigi cacing adalah

    &) rpm. "oda gigi adalah suatu komponen yang berguna untuk mentrasmisikan daya

    dan putaran yang tepat, yang tidak dapat dilakukan oleh roda gesek. *ang mana

    untuk pengerjaan roda ini dibuat bergigi kelilingnya sehingga penerus daya

    dilakukan oleh gigi – gigi dua roda yang saling bertaut. "oda gigi dapat berbentuk 

    kerucut atau silinder.

    +arena itulah penulis ingin mencermati tentang roda gigi cacing dengan

    spesiikasi yang telah ditentukan.

    %

  • 8/18/2019 RODA GIGI CACING.doc

    2/43

    Tugas Perencanaan Elemen Mesin III 

    I.2. Tujuan Penulisan

    Tujuan perencanaan lemen !esin III ini adalah -

    A. !enjelaskan tentang perencanaan roda gigi cacing.

    B. !enjelaskan tentang teori – teori roda gigi dalam cakupan yang luas.

    C. !engaplikasikan keilmuan yang didapat di bangku kuliah pada perencanaan

    roda gigi cacing.

    I.3. Batasan Masalah

    A. Perencanaan pada roda gigi cacing dengan data – data yang telah ditentukan

    dan telah distandarkan.

    B. Penggambaran roda gigi secara umum.

    I.. Met!"a "an Teknik Penulisan

    A. Met!"e Deskri#ti$ 

    !enggambarkan secara jelas perhitungan – perhitungan pada roda gigi lurus

     berdasarkan teori perhitungan yang penulis dapat di bangku kuliah. uga

     penggambaran roda gigi secara umum.

    B. Teknik Pengu%#ulan Data

    Data didapat penulis dari beberapa buku reerensi dan ketentuan – ketentuan

    yang berlaku sesuai standar.

    &

  • 8/18/2019 RODA GIGI CACING.doc

    3/43

    Tugas Perencanaan Elemen Mesin III 

    I.&. 'iste% Pen(ajian

    A. Ba) I * Pen"ahuluan

    !emperjelas latar belakang masalah, tujuan penulisan, pembatasan masalah,

    dan teknik penulisan.

    B. Ba) II * Te!ri r!"a gigi

    !enjelaskan pengertian, ungsi, dan macam – macam roda gigi.

    C. Ba) III * +!"a gigi ,a,ing "an )agiann(a

    !enjelaskan pengertian, gambar dasar serta rumus – rumus dasar yang akan

    digunakan.

    D. Ba) I- * Perhitungan

    !elakukan perhitungan dengan data yang sudah ditetapkan.

    E. Ba) I- * Penutu#

    Dalam bab ini akan dijelaskan kesimpulan dan saran/saran atas perencanaan

    ini.

    0

  • 8/18/2019 RODA GIGI CACING.doc

    4/43

    Tugas Perencanaan Elemen Mesin III 

    BAB II

    TE+I +DA /I/I

    II. 1. Pengertian

    "oda gigi adalah suatu media atau alat transmisi mekanik getaran putaran

    atau torsi dari suatu poros 1 penggerak 2 kepada poros lain 1 digerakkan 2. Transmisi

    roda gigi merupakan transmisi dengan beban, daya, dan putaran yang bernilai relati 

     besar. 3elain dengan transmisi roda gigi dapat juga dilakukan untuk meneruskan

    daya adalah dengan sabuk 1 belt 2 atau rantai. 4amun demikian, transmisi roda gigi

    mempunyai keunggulan dibandingkan dengan sabuk atau rantai karena lebih ringkas,

     putaran lebih tinggi dan tepat, dan daya lebih besar. +elebihan ini tidak selalu

    menyebabkan dipilihnya roda gigi disamping cara lain, karena memerlukan ketelitian

    yang besar dalam pembuatan, pemasangan, maupun pemeliharaannya.

    Berikut ini beberapa hal yang merupakan keuntungan dan kerugian

     penggunaan roda gigi secara umum.

    +euntungan penggunaan roda gigi -

    a. 5lih gerak roda gigi menyampaikan gerakan putaran tampa penggelinciran

    dari satu poros keporos lainnya.

     b. "asio ahlinya tepat seperti rasio angka – angka pada gigi – gigi.

    c. !embutuhkan ruang yang cukup kecil.

    d. !empunyai harga eisiensi yang cukup tinggi.

    6

  • 8/18/2019 RODA GIGI CACING.doc

    5/43

    Tugas Perencanaan Elemen Mesin III 

    +erugian penggunaan roda gigi -

    a. !empunyai massa yang cukup besar dan bentuk yang kaku.

     b. Proses pembuatannya terbilang mahal.

    c. Dalam pengoprasiannya memerlukan pelumas yang diberikan di antara gigi – 

    gigi.

    II. 2. 0lari$ikasi r!"a gigi

    "oda gigi diklariikasikan seperti pada tabel &.%, menutut letak poros, arah

     putaran, dan bentuk jalur gigi. !acam – macam roda gigi dapat dilihat pada gambar 

    &.% dibawah ini.

    Letak P!r!s +!"a /igi 0eterangan

    "oda #igi dengan Poros 3ejajar 

    "oda #igi 7urus 1a2

    "oda #igi !iring 1b2

    "oda #igi !iring #anda 1c2

    +lasiikasi atas dasar

    /bentuk alur gigi

    "oda #igi 7uar 

    "oda #igi Dalam dan Pinyon 1d2

    Batang #igi dan Pinyon 1e2

    5rah putaran berlawanan

    5rah putaran sama

    #erakan lurus dan

     berputar 

    "oda #igi Dengan Poros

    Berpotongan

    "oda #igi +erucut 7urus 12

    "oda #igi +rucut 3piral 1g2

    "oda #igi +erucut 8"97

    "oda gigi !iring

    "oda gigi !iring #anda

    +lasiikasi atas dasar

    /bentuk alur gigi

    "oda #igi Permukaan dengan

    Poros Berpotongan 1h2

    "oda gigi dengan poros

     berpotongan berbentukistimewa

    "oda #igi dengan Poros 3ilang

    "oda #igi !iring 3ilang 1i2

    Batang #igi !iring 3ilang

    +ontak titik gerakan lurus

    dan berputar 

    "oda #igi $acing silindris 1j2

    "oda #igi $acing selubung

    #anda : #loboid 1k2

    "oda #igi $acing 3amping

    "oda #igi 'iperboloid

    "oda #igi 'ipoid 1i2

    "oda #igi Permukaan 3ilang

    Ta)el 2.1 0lasi$ikasi r!"a gigi

    ;

  • 8/18/2019 RODA GIGI CACING.doc

    6/43

    Tugas Perencanaan Elemen Mesin III 

    /a%)ar 2.1 Ma,a% * %a,a% r!"a gigi

  • 8/18/2019 RODA GIGI CACING.doc

    7/43

    Tugas Perencanaan Elemen Mesin III 

    "oda gigi gigi dengan poros sejajar adalah roda gigi dimana giginya sejajar 

     pada dua bidang silinder disebut 1 bidang jarak bagi 2 yang kedua bidang silinder itu

     bersinggungan dan yang satu mengelinding pada yang lain dengan  sumbu tetap

    sejajar .

    a. +!"a gigi lurus merupakan roda gigi paling dasar dengan jalur gigi yang sejajar 

     poros.

    ). +!"a gigi %iring mempunyai jalur gigi yang membentuk ulir pada silinder jarak 

     bagi. "oda gigi miring mempunyai jumlah pasang gigi yang saling membuat

    kontak serentak disebut 1 perbandingan kontak 2 dengan jumlah lebih besar dari

     pada roda gigi lurus, sehingga pemindahan momen melalui gigi tersebut dapat

     berlangsung dengan halus. 3iat ini sangat baik untuk mentransmisikan putaran

    tinggi dan beban besar.

    ,. +!"a gigi %iring gan"a mempunyai gaya aksial yang timbul pada gigi yang

    mempunyai alur berbentuk = yang saling meniadakan. Dengan roda gigi ini,

     perbandingan reduksi, kecepatan keliling, dan daya yang diteruskan dapat

    diperbesar, tetapi pembuatannya sungkar.

    ". +!"a gigi "ala% dipakai jika diingginkan alat transmisi dengan ukuran kecil

    dengan perbandingan reduksi yang besar, karena pinyon 1 roda gigi kecil 2

    terletak dalam roda gigi.

    e. Batang gigi merupakan dasar proil pahat pembuat gigi. Pasangan antara batang

    gigi dan pinyon dipergunakan untuk merubah gerakan putaran menjadi lurus dan

    sebaliknya. Dalam hal roda gigi kerucut, bidang jarak bagi merupakan bidang

    kerucut yang terletak dititik potong sumbu poros.

    (

  • 8/18/2019 RODA GIGI CACING.doc

    8/43

    Tugas Perencanaan Elemen Mesin III 

    $. +!"a gigi keru,ut lurus dengan gigi lurus adalah yang paling mudah dibuat dan

    sering dipakai. Tetapi, roda gigi ini sangat berisik karena perbandingan

    kontaknya yang kecil dan juga kontruksinya tidak memungkinkan pemasangan

     bantalan pada kedua ujung poros – porosnya.

    g. +!"a gigi keru,ut s#iral karena mempunyai perbandingan kontak yang lebih

     besar, dapat meneruskan putaran tinggi dan beban besar. 3udut poros kedua gigi

    kerucut ini biasanya dibuat >) derajat.

    Dalam golongan roda gigi dengan poros bersilang, terdapat i. +!"a gigi %iring

    silang j "an k. +!"a gigi ,a,ing l. +!"a gigi hi#!i" dan lain – lain. "oda

    gigi cacing meneruskan putaran dengan perbandingan reduksi besar.

     j. +!"a gigi ,a,ing mempunyai macam berbentuk silinder dan lebih umum dipakai,

    tetapi untuk beban besar, biasanya digunakan roda gigi cacing globoid.

    k. Ca,ing selu)ung gan"a dengan perbandingan kontak yang lebih besar dapat di

    dipergunakan.

    l. +!"a gigi hi#!i" adalah seperti yang dipakai pada roda gigi dierensial otomobil.

    "oda gigi ini mempunyai jalur berbentuk spiral pada bidang kerucut yang

    sumbunya bersilang, dan pemindahan gaya pada permukaan gigi berlangsung

    secara meluncur dan mengelinding.

    ?

  • 8/18/2019 RODA GIGI CACING.doc

    9/43

    Tugas Perencanaan Elemen Mesin III 

    "oda – roda gigi yang telah sebutkan diatas semuanya mempunyai perbandingan

    kecepatan sudut tetap antara kedua poros. Tetapi disamping itu terdapat pula

    roda gigi yang perbandingan kecepatan sudutnya bervariasi, seperti misalnya

    roda gigi eksentris, roda gigi bukan lingkaran, roda gigi lonjong seperti pada

    meteran air, dan lain – lain. 5da pula roda gigi dengan putaran yang terputus – 

     putus dan roda gigi #eneva yang dipakai misalnya untuk menggerakan ilm

     proyektor bioskop.

    Dalam teori roda gigi pada umumnya digunakan anggapan bahwa teori roda gigi

    merupakan benda kaku yang hampir tidak mengalami perubahan bentuk untuk 

     jangka waktu lama. Pada apa yang disebut transmisi harmonis, dipergunakan

    gabungan roda gigi yang berkerja dengan deormasi elastis 1 perubahan tetap 2

    dan tanpa deormasi.

    BAB III

    +DA /I/I CACIN/ DAN BA/IANA

    III. 1. +!"a gigi "an ru%us ru%us "asar

     4ama / nama bagian utama roda gigi cacing diperlihatkan dalam gambar 0.%,

    adapun dengan ukuranya dinyatakan dengan diameter lingkaran jarak bagi, yaitu

    lingkaran khayal yang mengelilingi tanpa slip. @kuran gigi dinyatakan dengan A

    >

  • 8/18/2019 RODA GIGI CACING.doc

    10/43

    Tugas Perencanaan Elemen Mesin III 

    arak bagi lingkaran A, yaitu jarak sepanjang lingkaran jarak bagi antara proil dua

    gigi yang berdekatan.

    @ntuk lebih jelas perhatikan gambar roda gigi cacing berikut ini -

     

    /a%)ar 3.1 Bagian r!"a gigi ,a,ing.

    +eterangan-

    1a2 Diameter luar cacing 1i2 Tinggi kaki1b2 Diameter jarak bagi cacing 1j2 arak sumbu

    1c2 Diameter inti cacing 1k2 Diameter  

    lingkaran kaki dari roda cacing

    1d2 3udut kaisar 1l2 Diameter jarak  

     bagi dari roda cacing

    1e2 arak bagi 1m2 Diameter  

    tenggorok roda cacing

    %)

  • 8/18/2019 RODA GIGI CACING.doc

    11/43

    Tugas Perencanaan Elemen Mesin III 

    12 +aisar 1n2 Diameter luar  

    roda cacing

    1g2 Tinggi gigi 1o2 7ebar roda

    cacing

    1h2 Tinggi kepala

    Pit,h ,ir,le 1 lingkaran jarak bagi 2 biasa disebut lingkaran jarak dua roda yang kerja

    sama atau lingkaran khayal yang bersinggungan dengan kecepatan keliling yang

    sama, dinyatakan dengan d%.

    "1 4 51 %n 6 sin 7 "2 4 %s 52

    a 4 8 "1 9 "2 : 6 2

    A""en"u% ,ir,le 1 lingkaran kepala 2 adalah lingkaran yang melalui puncak gigi.

    Diameter lingkaran kepala ini dinyatakan dengan dk .

    "k  4 "! 9 2hk 

    "r 4 "; 9 2h$ 

    untuk roda cacing

    "t 4 "2 9 2hk 

    De"en"u% ,ir,le 1 diameter lingkaran kaki 2 adalah lingkaran pada alas dari gigi – 

    gigi. Diameter lingkaran kaki dinyatakan dengan dr&.

    "r2 4 "1 * 2h$  

    A""en"u% 1 tinggi kepala 2 ialah jarak dari lingkaran kaki sampai lingkaran jarak 

     bagi. Dinyatakan dengan hk .

    hk  4 %n h$  4 11&

  • 8/18/2019 RODA GIGI CACING.doc

    12/43

    Tugas Perencanaan Elemen Mesin III 

    H 4 21&< %n

    De"en"u% 1 tinggi kaki 2 ialah jarak dari lingkaran kaki sampai lingkaran jarak bagi,

    dinyatakan dengan h .

    hk  dan h  bergantung pada modul ditentukan dengan -

    h$  4 11&< %n

    T!!th thi,kness 1 lebar roda gigi 2 dinyatakan dengan b.

    ) 4 ;&

    3elain keterangan – keterangan di atas masih ada beberapa lagi yang harus diketahui

    tentang dasar – dasar dari roda gigi, yaitu -

    5ngka gigi pada roda gigi 1 C 2 atau dikenal dengan jumlah gigi.

    5ngka transmisi 1 i 2 adalah perbandingan jumlah putaran roda yang berputar dan

    yang diputar.

    I 4 n1 6 n2  4 52 6 51

    arak pusat poros 1 ao 2 adalah jarak antar roda gigi yang dinyatakan dengan,

    a! 4 D;1 9 D;2 6 2

    %&

  • 8/18/2019 RODA GIGI CACING.doc

    13/43

    Tugas Perencanaan Elemen Mesin III 

    "umus – rumus dasar roda gigi merupakan rumus yang nantinya akan digunakan

    untuk perhitungan roda gigi cacing. @ntuk lebih lengkapnya dapat dilihat pada

    lampiran %.

    III.2. Pr!$il +!"a /igi "an 0elakuan

    "oda gigi memindahkan momen melaui kontak luncur antara permukaan gigi

    yang berpasangan. 3elama terjadi kontak, putaran harus dapat berlangsung dengan

    halus dan perbandingan yang konstan:tetap. Dalam pemilihan atau penentuan kurva

    harus yang sesuai sebagai proil gigi agar dapat memenuhi persyaratan, biasanya

    yang sering dipergunakan untuk roda gigi adalah kurva involut 1evolven2. +urva

    involut dapat digambarkan membuka benang dari gulungannya yang berbentuk 

    silinder. 7intasan yang ditempuh ujung benang sejak mulai lepas dari permukaan

    silinder, akan membentuk involut 1#ambar 0.&2

    /a%)ar 3.2 Lengkungan In!lut

    +eliling lingkaran dasar dapat dibagi oleh jumlah gigi tanpa memberikan

    sisa. arak te ( mm ) antara dua kurva yang berdekatan disebut A jarak bagi normal  A.

    %0

  • 8/18/2019 RODA GIGI CACING.doc

    14/43

    Tugas Perencanaan Elemen Mesin III 

    ika diameter lingkaran dasar dinyatakan dengan d g  ( mm ) dan jumlah gigi Z , maka

    t e dapat ditulis sebagai berikut -

    te 4C

    dgπ

    3udut a ( 0 ) yaitu sudut kemiringan garis tekanan, disebut A sudut tekanan A

    yang merupakan arah tekanan pada permukaan gigi.

      7ingkaran jarak bagi

    /a%)ar 3.3 0aitan antara #r!$il#r!$il r!"a gigi in!lut

    %6

  • 8/18/2019 RODA GIGI CACING.doc

    15/43

    Tugas Perencanaan Elemen Mesin III 

    /a%)ar 3. Panjang lintasan k!tak 

    'ubungan antara diameter lingkaran dasar  d g  ( mm ) dan diameter lingkaran

     jarak bagi d  ( mm ) adalah sebagai berikut -

    d  g   4 " ,!s

    Dimana α sudut P1 I1  sudut P2 I2 1 gambar 0.0 2

    %;

  • 8/18/2019 RODA GIGI CACING.doc

    16/43

    Tugas Perencanaan Elemen Mesin III 

      Persamaan berikut ini memberikan hubungan antara jarak bagi normal t e dan

     jarak bagi lingkar t .

    te 4 α=απ

    costcosC

    d

    /a%)ar 3.& Pe%)entukan r!"a gigi

    Proil batang gigi standard mempunyai tebal gigi&

    mπ  1mm2, lebar ruang

    &

    mπ 1mm2 pada garis datum, sudut kemiringan gigi &)) 1 pada gigi kuno 14,50 atau

    15

    2, tinggi kepala hk   k ! m ( mm ), tinggi kaki h "   k ! m # $ k  ( mm ), dimana k 

    adalah aktor tinggi kepala yang besarnya biasanya 1  dan kadang/kadang 0,% ,

    %

  • 8/18/2019 RODA GIGI CACING.doc

    17/43

    Tugas Perencanaan Elemen Mesin III 

    1,& dsb, dan kelonggaran puncak $ k   ( mm ) biasanya 0,&5 ' modul atau lebih.

    Batang gigi yang mempunyai tinggi kepala hk   m, k 1  dan tinggi kaki h "   1,&5

    m, k 1 seperti dalam gambar 0.< 1 a 2, merupakan batang gigi dasar yang paling

    umum.

      5gar proil pahat dapat memotong kelonggaran puncak, harus dipertinggi

    dengan $ k   0,&5 m  dibandingkan dengan batang gigi dasarnya. Dengan demikian

    tinggi kepala pahat menjadi hkc hk   # $ k   m # 0,&5 m. @ntuk gigi gemuk,

    dipakai batang gigi dasar dalam gambar 0.< 1 b 2, dan untuk gigi berkedalaman lebih

    1 pada roda gigi kapal 2 dipakai batang gigi dalam gambar 0.< 1 c 2.

    @ntuk ukuran proporsionil roda gigi lurus standard yang didasarkan atas

    modul diberikan dalam table 0.%. Diantaranya, diameter luar d k   ( mm )  dan tinggi

    gigi atau kedalaman perpotongan gigi   ( mm )  dapat ditulis sebagai berikut -

    "k  4 8 5 9 2 : %

    h 4 2% 9 ,k 

    di mana ck  adalah kelonggaran puncak.

    /a%)ar 3.? 8 a : Batang gigi "asar untuk gigi )erke"ala%an #enuh

    %(

  • 8/18/2019 RODA GIGI CACING.doc

    18/43

    Tugas Perencanaan Elemen Mesin III 

    /a%)ar 3.? 8 ) : Batang gigi "asar untuk gigi ge%uk "engan su"ut tekanan

    )esar

    /a%)ar 3.? 8 , : Batang gigi "asar untuk gigi )erke"ala%an le)ih

    %?

  • 8/18/2019 RODA GIGI CACING.doc

    19/43

    Tugas Perencanaan Elemen Mesin III 

    Pada jam dipergunakan proil gigi sikloida.

    3iat –siat proil gigi sikloida adalah -

    • +ontak antar gigi berlangsung dengan gesekan yang relati kecil.

    • Tekanan pada permukaan gigi rendah.

    • #aya pemisah kecil.

    • Dapat mempunyai jumlah gigi sedikit.

    • Dapat menaikkan putaran.

      Pada roda gigi yang dikembangkan oleh 4ovikov 1 gambar 0.( 2, giginya

    melakukan kontak menurut suatu titik 1 atau, sebenarnya bidang elips kecil 2 yang

     bergerak sepanjang lebar sisi gigi miring. "oda gigi ini kemudian diperbaiki oleh

    'onobe, Ioi juga merencanakan proil untuk pompa.

      5dapun kelakuan roda gigi dapat digambarkan dengan besaran atau harga/

    harga yang menunjukkan wataknya, yaitu -

    %. Perbandingan kontak.

    &. 7uncuran spesiik.

    0. Perbandingan laju luncuran relati.

    6. Intererensi.

    1. Per)an"ingan 0!ntak 

      5gar roda gigi dapat berputar dengan halus, harus dipenuhi suatu persyaratan

    dimana sebelum suatu pasangan gigi saling melepaskan kaitannya, perhatikan letak 

    $ 1 dan $ & 1 gambar 0.( 2, yaitu titik/titik jarak bagi pada sisi kedua gigi dimana kaki

    gigi pinion sedang mulai mengait ujung gigi pasangannya. Pinion menggerakkan

    roda gigi besar, dan titik $ 1 dan $ & mencapai titik jarak bagi P . 3udut $ 1 1 P  dan $ &

    & P  disebut sudut datang, dan pada saat kedudukanya mencapai $* 1 1 P  dan sudut

    $* & & P  disebut sudut undur.

      Titik kaitan permulaan pada posisi $ 1 dan $ & adalah + &, yang merupakan titik 

     potong antara lingkaran kepala roda gigi dan garis tekanan. Titik akhir kaitan pada

    dan garis tekanan. Panjang lintasan + & + 1     disebut panjang lintasan kontak.

      !enjelang akhir kaitan pasangan gigi yang pertama, pasangan berikutnya

    telah mulai berkait, sehingga pada saat tersebut terdapat dua pasang gigi yang

    meneruskan momen. +etika pasangan baru membuat kontak permulaan di titik  + &,

    %>

  • 8/18/2019 RODA GIGI CACING.doc

    20/43

    Tugas Perencanaan Elemen Mesin III 

     pasangan yang pertama telah berda didepan sejauh jarak bagi normal t e  - ! d b1

    cos .b  /  1 ( mm ) pada garis tekanan 1 gambar 0.? 2. 1 Tentang d b1  dan .b  akan

    diterangkan kemudian 2. 3etelah pasangan pertama melepaskan kaitannya, maka

     pasangan berikutnya tadi bekerja sendirian meneruskan momen.

    /a%)ar 3.< /aris tekanan su"ut "atang "an su"ut un"ur

    /a%)ar 3.= arak )agi n!r%al "an #anjang lintasan k!ntak 

    &)

  • 8/18/2019 RODA GIGI CACING.doc

    21/43

    Tugas Perencanaan Elemen Mesin III 

    +eterangan -

    1a2 garis tekanan 1i2 garis tekanan

    1d2 lingkaran dasar 1j2 jarak bagi normal

    1e2 panjang lintasan kontak 1k2 lingkaran kepala

    12 lingkaran dasar 1l2 lingkaran jarak bagi

    1g2 lingkaran jarak bagi 1m2 lingkaran dasar  

    1h2 lingkaran kepala

    Perbandingan antara panjang lintasan kontak dan jarak bagi normal, yang diberi

    symbol  , disebut A erbandingan kontak  A. adi -

    et

    8=ε

      1a2 garis tekanan

      1b2 titik pembebanan terburuk 1!% dan !&2

      1c2 jumlah gigi yang berkaitan

    /a%)ar 3. Per)an"ingan k!ntak 

    &%

  • 8/18/2019 RODA GIGI CACING.doc

    22/43

    Tugas Perencanaan Elemen Mesin III 

    5rti   dapat diterangkan demikian. !isalkan suatu pasangan roda gigi

    mempunyai harga 1,4  seperti diperlihatkan dalam gambar 0.>. Titik  + &

    merupakan titik permulaan kontak, dan  + 1 adalah titik akhir kontak, sehingga + & + 1

    merupakan panjang lintasan kontak atau   . Bila suatu pasangan gigi mulai

    melakukan kontak di  + &, maka pasangan terdahulu masih melakukan kontak di  M 1.

    arak  + & M 1  !&+ %  te. adi pada saat titik kontak pasangan gigi yang terdahulu

     bergerak menjalani  M 1 + 1, pasangan yang terakhir menempuh  + & M &, yang jaraknya

    masing/masing sama dengan 0,4  t e, sehingga dalam jangka waktu tersebut ada &

     pasang gigi yang berkaitan. 3etelah jangka waktu tersebut, yaitu pada lintasan titik 

    kontak !&!%, pasangan yang terdahulu telah melepaskan kaitannya, sehingga

    tinggal satu pasang saja, yaitu pasangan terakhir, yang masih melakukan kontak.

    Dalam gambar 0.>, jumlah gigi yang berkait sepanjang lintasan kontak digambarkan

    dengan diagram 1 $ 2.

      ika harga   &, maka pada saat suatu pasangan gigi melepaskan kaitannya,

     pasangan berikutnya sudah mulai membuat kontak. adi jumlah pasangan yang

     berkait selalu ada dua buah. Dalam keadaan demikian, roda gigi menjadi lebih tahan

    dan berkurang bunyinya asalkan dibuat dengan ketelitian baik. Tetapi, jika

    diinginkan harga   &  pada waktu merencanakan roda gigi, maka karena adanya

    kemungkinan kesalahan pembuatan serta perubahan bentuk tersebut, harga tersebut

     perlu diambil sebesar &,02   dan &,0%. Pembesaran perbandingan kontak selalu

    diikuti dengan pengurangan kekuatan gigi 1 masing/masing gigi 2.

      Dalam hal roda gigi lurus, harga E  minimum adalah 1,1  tetapi sebaiknya

    dipilih antara 1,4  dan 1,3 . @ntuk mencapai harga lebih dari &,0, beberapa cara

    dapat dianjurkan misalnya dengan memperkecil sudut tekanan 1 umpamanya %(,;) 2,

    memperbesar jumlah gigi, memakai roda gigi miring, dan sebagainya. 4amun, harga

    tersebut sebaiknya dibatasi sampai &,5  atau &,2,  karena perbandingan kontak yang

    terlalu besar cenderung untuk memperbesar bunyi.

      Persamaan perbandingan kontak roda gigi lurus involut dapat

    diturunkan dari gambar

  • 8/18/2019 RODA GIGI CACING.doc

    23/43

    Tugas Perencanaan Elemen Mesin III 

     b

    &g

    &k 

    &g

    &   tan&

    dtan

    &

    dP+    α−α=

    dimana

    dg% adalah diameter lingkaran dasar pinyon 1mm2

    dg% adalah diameter lingkaran dasar pinion 1mm2

    dg& adalah diameter lingkaran dasar roda gigi 1mm2

    F b adalah sudut tekanan kerja 1) 2

    F+ % adalah sudut tekanan pada puncak pinion 1)

    2

    F+ & adalah sudut tekanan pada puncak roda gigi besar 1) 2

    /a%)ar 3.1; Per)an"ingan k!ntak 

    &0

  • 8/18/2019 RODA GIGI CACING.doc

    24/43

    Tugas Perencanaan Elemen Mesin III 

    'ubungan antara besaran/besaran diatas dengan diameter lingkaran/lingkaran

     jarak bagi kerja d b1  dan d b&  ( mm ), diameter lingkaran kepala d k 1  dan d k &, dan

     jumlah gigi   1  dan   &  adalah sebagai berikut -

    dk %  cos F + %  d b%  cos F  b  dg%

    dk &  cos F + &  d b&  cos F  b  dg& 

    d b&  : d b%  dg&  : dg%  8&  : 8%  i

    Perbandingan + &P:te  ε & disebut perbandingan kontak datang, dan + %P:te 

    ε %  disebut perbandingan kontak undur. !aka dengan persamaan diatas dapat

    diperoleh

    28:d1

    tan2&:d1tan2&:d1

    t

    P+ 

    %%g

     b%g%k %g

    e

    %

    % π

    α−α==ε

    28:d1

    tan2&:d1tan2&:d1

    t

    P+ 

    &&g

     b&g&k &g

    e

    &

    & π

    α−α

    ==ε

    atau

    2tan1tan&

    C b%k 

    %

    %   α−απ=ε

    2tan1tan&

    C b&k 

    &

    &   α−απ

    &%   ε+ε=ε

    2. Lun,uran '#esi$ik 

    &6

  • 8/18/2019 RODA GIGI CACING.doc

    25/43

    Tugas Perencanaan Elemen Mesin III 

      3eperti diperlihatkan dalam gambar 0.%%, dimisalkan sisi kaki pinyon dan

    sisi kepala roda gigi besar yang berkait di $  berputar dengan d 1  dan d &  (rad),

    dimana d 1  dan d &  i, dan saling membuat kontak baru di titik $* .

    /a%)ar 3.11 arak lintasan kaitan

    @ntuk masing/masing proil gigi yang berpasangan, lintasan yang ditempuh oleh titik 

    yang tadinya membuat kontak di $   adalah $ 1$*   ds1  dan $ &$*   ds&.

    Perbandingan selisih lintasan terhadap masing/masing lintasan adalah

    %

    &%

    %ds

    dsds   −=σ

    &

    %&

    %ds

    dsds   −=σ

     1  dan * 1  disebut luncuran spesiik dari pinyon danluncuran spesiik dari roda gigi besar. ika $$* r , dan bila d 1  dan d &  sangat kecil, maka ds% dapat dipandang

    &;

  • 8/18/2019 RODA GIGI CACING.doc

    26/43

    Tugas Perencanaan Elemen Mesin III 

    sebagai busur lingkaran yang berpusat di  I 1  dengan jari/jari ( 6 g 1  tan 7b  # r )  dan

    sudut pusat d 1,  demikian pula ds&  dapat dipandang sebagai busur lingkaran dengan

     pusat  I &, jari/jari ( 6 g &  tan 7b  8 r )  dan sudut pusat d 1. Disini  6 g 1  d  g 1 / &, dan

     6 g &  d  g & / &. Dari perssamaan diatas, persamaan berikut ini dapat diturunkan

    r tan" 

    r 2i%1

    d2r tan" 1

    d2r tan" 1d2r tan" 1G

    r tan" 

    r 2i:%%1

    d2r tan" 1

    d2r tan" 1d2r tan" 1

     b&g& b&g

    % b%g& b&g

    %

     b%g% b%g

    & b&g% b%g

    %

    −α+

    =ψ −α

    ψ +α−ψ −α=σ

    +α+

    =ψ +α

    ψ −α−ψ +α=σ

    'arga/harga tersebut bervariasi menurut lintasan titik kontak. σ * 1  menjadi

    maksimum pada saat terjadi kontak antara puncak kepala pinion dan kaki roda gigi

     besar. ika H%  maksimum dinyatakan sebagai 91, dan r ditulis sebagai berikut -

      r " g%  1 tan F + % – tan F b 2, maka

    2tantan2i%1

    2tan21tani%1

    2tan1tan" tan" 

    2tan1tan" 2i%1

    %k  b

     b%k 

     b%k %g b&g

     b%k %g

    %

    α−α=

    α−α==

    α−α−α

    α−α+=γ 

      [ ]

    %2tan:21tani%1

    2tan:1tan%2i%1

    %k  b

    %k  b

    −αα+

    αα−+

      7uncuran spesiik maksimum pada kaitan datang terjadi dimana puncak gigi

    dari roda gigi besar membuat kontak dengan sisi kaki pinyon. ika harga  * &

    maksimum dinyatakan dengan  :&, maka dengan perhitungan yang sama dapat

    diturunkan

    [ ]

    %2tan:21tani:%%1

    2tan:tan>%2i%1

    2tan1tan" tan" 

    2i%21tan1tan" 

    &k  b

    &k  b

     b&k &g b%g

     b&k &g

    &−αα+

    αα−+=

    α−α−α

    +α−α=γ 

    Dalam gambar 0.%), persamaan berikut dapat diturunkan

    &

  • 8/18/2019 RODA GIGI CACING.doc

    27/43

    Tugas Perencanaan Elemen Mesin III 

    i%

    ii" 

    tan" tan" 

    tan" " PJ

    i%

    i" 

    tan" tan" 

    tan" " PJ

    %g

     b&g b%g

     b%g

    &g&

    %g

     b&g b%g

     b&g

    %g%

    +=

    α+α

    α=

    +=

    α+α

    α=

    5mbil PJ%  PJ&  %, dan ambil parameter u% dan u& dengan membagi %a% dan %a&

    1#ambar 0.%) danpersamaan dibawah ini2 dengan %

       

      

     αα

    −+

    ==

       

      

     αα

    −+

    ==

    αα−α=

    αα−α=

    &k 

     b&a

    &

    %k 

     b%a

    %

    &k  b&k &g&a

    %k  b%k %g%a

    tan

    tan%

    i

    i%

    %

    %u

    tan

    tan%

    i

    i%

    %

    %u

    cos2tan1tan" %

    cos2tan1tan" %

    'arga u% dan u& yang dianjurkan, terlihat dalam gambar 0.%& 1 dari buku pedoman

    !aag #ear wheel $ompany 2.

    Dari persamaan diatas dapat diturunkan

    −=γ 

    −=γ 

    &

    &

    &

    %

    %

    %

    u%

    u

    u%

    u

    5nalisa pada banyak roda gigi yang baik menunjukkan bahwa luncuran

    spesiiknya tidak seberapa besar 1 kurang lebih %,; / 0,; 2, dan perbandingan antara

    luncuran spesiik pinyon dan roda gigi besar juga tidak besar, yaitu antara %,) / 0,).

    &(

  • 8/18/2019 RODA GIGI CACING.doc

    28/43

    Tugas Perencanaan Elemen Mesin III 

    /a%)ar 3.12 Harga * harga u1 "an u2 (ang "ianjurkan

    3. Per)an"ingan Laju Lun,ur +elati$ 

    Perbandingan laju luncuran relati adalah perbandingan dierensial dari  1

    dan * 1 terhadap waktu. adi,

    dt

    dr 2i

    %%1

    2r tan" 1

    tan" 

    dt

    dr 2i%1

    2r tan" 1

    tan" 

    2dt:d1

    2dt:Gd1

    &

     b%g

     b%g

    &

     b&g

     b&g

    %

    %

    %

    +−α

    α

    +−α

    α

    =σσ

    Pada puncak gigi pinion dan sisi kaki gigi roda gigi besar, perbandingan tersebut

    adalah

    &?

  • 8/18/2019 RODA GIGI CACING.doc

    29/43

    Tugas Perencanaan Elemen Mesin III 

    &

    %

    &

    %k  b

    &

    %2u%1

    %

    %2tan:21tani%1

    %i

    −=

    −αα+=λ

    @ntuk puncak gigi roda gigi besar dan sisi kaki gigi pinyon

    &

    &

    &

    &k  b

    &&2u%1

    %

    i2tan:21tani%1

    i

    i

    %

    −=

    −αα+=λ

    ika merencenkan roda gigi dengan keausan yang sama untuk bahan dan

     perlakuan panas yang sama pula, dengan menganggap keausan berbanding lurus

    dengan perbandingan laju luncur relati, harus memenuhi persyaratan λ%  λ&, atau

    &

    &

    &

    %   2u%1

    %

    2u%1

    %

    −=

    . Inter$erensi Pr!$il "an Pe%!t!ngan Ba@ah

    Dalam hal yang telah dikemukakan diatas, puncak gigi dari roda gigi besar 

    atau batang gigi, akan memotong bagian dalam dari garis lurus yang

    menghubungkan titik permulaan kurva involut pada lingkaran dasar dengan titik 

     pusat roda gigi, setelah puncak melewati posisi I%. bagian dari kurva involut di dekat

    lingkaran dasar akan sedikit terpotong, hal ini mengakibatkan kaki gigi menjadi

    lemah, dan bentuk gigi menjadi seperti kepala ular, peristiwa yang demikian biasa

    disebut gangguan proil atau intererensi proil. Intererensi ini tidak akan terjadi

    selama lingkaran kepala tidak keluar dari I%I&, jika lingkaran kepala menjadi sedikit

    lebih besar dari 9%I& dan 9&I% intererensi akan terjadi. 9leh karena itu titik I% dan I&

    dinamakan titik intererensi.

    &>

  • 8/18/2019 RODA GIGI CACING.doc

    30/43

    Tugas Perencanaan Elemen Mesin III 

    /a%)ar 3.13 Inter$erensi antara r!"a gigi

    1a2 Pahat batang gigi

    1b2 #aris tekanan

    1c2 7ingkaran jarak bagi

    1d2 Titik intererensi

    1e2 7ingkaran dasar 

    12 Proil roda gigi involut

    1g2 Titik potong dengan garis

    tekanan

    1h2 Pemotongan bawah

    1i2 7ingkaran akar 

    /a%)ar 3.1 Pe%!t!ngan )a@ah !leh )atang gigi

    Dilihat dari segi kekuatan gigi dan kaitan yang halus, intererensi harus

    dihindari. Intererensi yang terjadi pada waktu pembuatan gigi disebut pemotongan

     bawah. "oda gigi yang dibentuk dengan pahat batang gigi dasar yang mempunyai

    tinggi gigi &m K ck  dan tebal gigi dengan kelonggaranya pada lingkaran jarak bagi

    sebesar -m/&, disebut roda gigi standar.

    Dalam gambar 0.%6 P' <  P m, P9 mCg:&. sehingga

    0)

  • 8/18/2019 RODA GIGI CACING.doc

    31/43

    Tugas Perencanaan Elemen Mesin III 

    )

    &g

    )

    &g

    sin

    &C

    msin&

    mC

    α>

  • 8/18/2019 RODA GIGI CACING.doc

    32/43

  • 8/18/2019 RODA GIGI CACING.doc

    33/43

    Tugas Perencanaan Elemen Mesin III 

    !w& (%,);) +g:cm

      λ  ?

      $ %)) +g:cm&

      8&  0< gigi

    $os %γ    ditetapkan %, karena %γ    jarang melebihi 0?o

    mn  ),?

  • 8/18/2019 RODA GIGI CACING.doc

    34/43

    Tugas Perencanaan Elemen Mesin III 

    / Besarnya diameter tusuk dari poros cacing adalah -

    d6  mn 1 &,? K 6. % ;   2 NNNNNNN. 8 U%ar sukrisn! hal * 121 :

    d6  %< 1 &,? K 6. %  2

    d6  %%) mm

    / Besarnya sudut kisar rata – rata menjadi -

    3in %γ    %d 

    mn 

    %%)

    %<  ),%6;

      %γ   ?o . &)

    / "endemen gigi – giginya adalah -

    n% 21 %

    %

     P tg 

    tg 

    +γ  γ  

    n% 2;&).?1

    &).?)G)

    G)

    +tg 

    tg 

    n% &0(,)

    %6

  • 8/18/2019 RODA GIGI CACING.doc

    35/43

    Tugas Perencanaan Elemen Mesin III 

    ntotal n% M nt M n&

    ntotal ),>( M ),(

    ntotal  ),;?%

    / +arena P&  P% M ntotal didapatlah

    P% total 

     P 

    η 

    &

    ;?%,)

    ;)

    P%  ?< Dk 

    / Ini berarti tenaga motor yang harus menggerakan hubungan cacing adalah sebesar -

      P%  ?< Dk 

    / Dengan mengabaikan gesekan pada bantalan – bantalan maka momen punter dari

     poros cacing adalah -

    ! w%  (%

  • 8/18/2019 RODA GIGI CACING.doc

    36/43

    Tugas Perencanaan Elemen Mesin III 

    !engingat bahwa -

    ! w%  O w% .

  • 8/18/2019 RODA GIGI CACING.doc

    37/43

    Tugas Perencanaan Elemen Mesin III 

    / 5ntara & hasil yang sedikit berbeda ini diambilkan yang terbesar, yaitu -

    dd%  (%mm

    / Dengan langkah ini kita harus mengadakan koreksi lagi, sehingga hasilnya menjadi

    sebagai berikut -

    dt%  dd% K 1 & M %,&; mn 2

    dt%  (% K 1 &,; M %< 2

    dt% %%% mm

    dt%  d6 K & mn

    dt%  %%% K 1 & M %< 2

    dt%  %60 mm

    Perhitungan r!"a gigi ,a,ing

    Besarnya diameter tusuk -

    0(

  • 8/18/2019 RODA GIGI CACING.doc

    38/43

    Tugas Perencanaan Elemen Mesin III 

    dt& γ  $os

     ; mn   &. 

    G) &).?

    0

  • 8/18/2019 RODA GIGI CACING.doc

    39/43

    Tugas Perencanaan Elemen Mesin III 

    Dimana , Ow&  ),& d&0

    adi , !w&  ),& d&0 M %&)

    !aka -

    d&0 

    %&)&,)&

     '

     M <

    d&  &6

    %(>);)0

    d&  %>,; cm

    BAB -

    DATA 'PE'IFI0A'I

    -.1. Data s#esi$ikasi +!"a /igi

    0>

  • 8/18/2019 RODA GIGI CACING.doc

    40/43

    Tugas Perencanaan Elemen Mesin III 

    Dari hasil percobaan, hasil perhitungan yang didapat, akhirnya data – data

    yang dibutuhkan untuk merancang dan membuat roda gigi cacing telah lengkap.

    5dapun data – data tersebut adalah sebagai berikut -

    Tenaga Penggerak P%  ?< D+ 

     

    Tenaga ekti P&  ;) D+ 

    Putaran untuk Poros $acing n% (&) rpm

    Putaran untuk "oda $acing n&  &) rpm

    umlah gigi C%  %

    umlah gigi C&  0<

    +onstanta bahan "oda gigi $ %)) +g:cm&

    Bahan Poros Baja 3t ()

  • 8/18/2019 RODA GIGI CACING.doc

    41/43

    Tugas Perencanaan Elemen Mesin III 

    Diameter Tusuk dt& ;?&,; mm

    Diameter Poros d&  %>;) mm

    Diameter "oda #igi d% 

  • 8/18/2019 RODA GIGI CACING.doc

    42/43

    Tugas Perencanaan Elemen Mesin III 

    Dalam perencanaan elemen mesin III pokok pembahasan yang dibahas

    tebilang sedikit. Tetapi dengan sedikit itulah, kita ocus pada permasalahan atau

    kasus tertentu.

    "oda gigi merupakan kasus yang hamper mendominasi pada elemen mesin

    III. Oalaupun tidak seluruhnya, tetapi roda gigi juga menepati urutan prioritas untuk 

    dibahas pada elemen mesin III.

    3aran yang akan dikemukakan pada perencanaan roda gigi cacing adalah

     perawatan yang intensi terhadap system – system dari roda gigi. !isalnya, dengan

    memperhatikan pelumasan pada pegangan antara dua roda gigi.

    @ntuk perancangan dari segi bentuk tidak bermasalah, tetapi yang harus

    diperhatikan adalah segi perawatannya.

    DAFTA+ PU'TA0A

    %. +hurmi, "3, 5 TeMt Book 9 !achine Design. urasio 'ouse. %>?&. 4ew Delhi.

    &. "obert 7 4orton. !achine Design an Integgrated 5pproach. Prentice hall

    Inc.%>>

  • 8/18/2019 RODA GIGI CACING.doc

    43/43

    Tugas Perencanaan Elemen Mesin III 

    0. 3ukrisno @mar. Bagian – bagian !esin dan !erencana. rlangga. akarta.%>?0.

    6. 3ularso,Ir, +iyokatsu 3uga. Dasar Perencanaan dan Pemilihan lemen !esin. PT

    Pradnya Paramita. akarta %>(?.