View
261
Download
2
Category
Preview:
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
0
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=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
=λ
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 %>(?.
Recommended