Elemen Mesin Ii Perancangan Roda Gigi 664o35

PERANCANGAN RODA GIGI

Jenis Roda Gigi

Circular Pitch/Jarak bagi lingkar :

Module : Harga module menurut standar India (Khurmi, R.S., 2010): 1 1.25 1.5 2 2.5 3 4 5 6 8 10 12 16 20 25 32 40 dan 50 Atau 1.125 1.375 1.75 2.25 2.75 3.5 4.5 5.5 7 9 11 14 18 22 28 36 dan 45 sebagai alternatif kedua.

Harga module menurut JIS (Sularso, 1997): 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6, 0.8 1 1.25 1.5 2 2.5 3 4 5 6 8 10 12 16 20 25 32 40 50 (seri 1) 0.15 0.25 0.35 0.45 0.55 0.7 0.75 0.9 1.75 2.25 2.75 3.5 4.5 5.5 7 9 11 14 18 22 28 36 45 (seri 2) 0.65

3.25 3.75 6.5 (seri 3)

Perbandingan Putaran dan Perbandingan Roda Gigi (G) 𝑁

𝐷

𝑚.𝑇

𝑇

G = 𝑁𝑃 = 𝐷𝐺 = 𝑚.𝑇𝐺 = 𝑇𝐺 𝐺

𝑃

𝑃

Jarak Sumbu Poros (L)

Jumlah minimum Gigi

𝑃

Kekuatan pada Gigi

y = faktor bentuk gigi

Tegangan Kerja Ijin

Beban Dinamis

Beban Statis

Prosedur Perancangan Roda Gigi Lurus 1. Beban Gigi Tangensial

Beban Lelah

2. Pakailah rumus Beban Gigi Tangensial berikut hanya untuk roda gigi yang lebih lemah atau yang memiliki faktor tegangan sangat kecil

Nilai b adalah dan 3. Menghitung Beban Dinamis

4. Menentukan Beban Statis

5. Menghitung Beban Lelah

Contoh-contoh Soal

Konstruksi Roda Gigi Lurus

(a) Jika diamater dedendumnya sedikit lebih besar dari diameter porosnya (b) Jika diameter pitch kurang dari atau sama dengan 14.75 m + 60 mm (c) Roda gigi kecil sampai dengan diameter pitch = 250 mm

Roda gigi besar dengan rusuk/jari-jari

Tebal rim

Desain Poros untuk Roda Gigi 1. Menentukan beban normal (WN)

2. Menghitung berat roda gigi

3. Menghitung resultan beban

4. Menghitung Momen bending jika roda gigi dalam posisi overhung

5. Menghitung Torsi ekivalen dan diameter poros

Desain Rusuk/Jari-jari

Momen bending maksimum pada setiap rusuk

Modulus penampang dari setiap rusuk

Contoh soal Sebuah poros motor berputar 1500 rpm untuk memindahkan daya 15 kW ke sebuah poros putaran rendah dengan perbandingan kecepatan 3:1. Roda giginya mempunyai sudut tekan 14.5° dan jumlah gigi pinion 25 buah. Kedua roda gigi pinion dan gear dibuat dari bahan baja dengan tegangan maksimum selamat 200 Mpa, sedangkan untuk bahan poros dan pasak mempunyai tegangan maksimum 40 Mpa. Desainlah sebuah roda gigi penggerak yang cocok untuk kondisi di atas, dimana torsi saat start lebih besar 25% dari torsi saat running.

Penyelesaian: Diberikan : Desain roda gigi

Jika diasumsikan modul m = 6 mm, maka:

Jika diasumsikan kondisi beban steady dan lama operasi 8-10 per hari, diperoleh nilai service factor Cs berdasarkan Tabel 28-10: Sehingga beban gigi tangensial: Velocity factor untuk kecepatan kerja sampai 12.5/s :

Faktor bentuk gigi pinion, untuk gigi involute 14.5°

Dari beban gigi tangensial diperoleh

Nilai lebar gigi (b) bisa diambil sebesar 6m = 6 x 6 mm = 36 mm Berdasarkan Tabel 28.1 diperoleh:

Perancangan Poros Pinion Beban normal pada permukaan gigi Berat roda gigi pinion

Beban resultan

Diasumsikan roda gigi dalam posisi overhang 100 mm, maka momen bending =

Momen Puntir Momen Ekivalen Maka diameter poros pinion

Diameter dan panjang Hub Namun karena panjang hub tidak boleh melebihi lebar gigi (36 mm) maka panjang hub = 36 mm

Perancangan Poros Gear Berat roda gigi gear Beban resultan

Momen bending dengan asumsi overhang pada 100 mm

Momen Puntir Momen Puntir Ekivalen Diameter poros

Diameter dan panjang Hub

Perancangan Rusuk/Jari-Jari Dengan diameter pitch 450 mm, maka jumlah jari-jari = 4 buah; penampang jari-jari diasumsikan berbentuk elip dengan panjang sumbu mayor dua kali panjang sumbu minor.

Modulud penampang Stalling Load

Momen bending maksimum di setiap jari-jari

Tegangan Bending

Perancangan Roda Gigi Kerucut

Cone distance:

Addendum Angle

Dedendum Angle

Outside atau Addendum Cone Diameter

Inside atau Addendum Cone Diameter

Perbandingan Kecepatan VR = Dari gambar konstruksi diperoleh:

Dengan langkah yang sama didapatkan:

Untuk sudut ƟS = 90° maka:

Proporsi roda gigi kerucut:

Ekivalensi dalam penentuan jumlah gigi

Jumlah gigi ekivalen:

Kekuatan Roda Gigi Kerucut Beban tangensial

Gaya-gaya yang bekerja pada Roda Gigi Kerucut

Perancangan Poros 1. Torsi

2. Gaya tangensial 3. Gaya aksial dan radial 4. Menghitung Momen Bending Resultan

5. Momen Puntir Ekivalen

6. Menghitung diameter poros pinion

7. Prosedur yang sama bisa dilakukan untuk poros gear Contoh soal Sepasang roda gigi kerucut berbahan besi cor menghubungkan dua buah poros. Diameter jarak bagi pinion dan gear secara berurutan adalah 80 mm dan 100 mm, dengan sudut tekanan 14.5°. Tegangan ijin statis kedua roda gigi adalah 55 Mpa. Jika pinion memindahkan daya sebesar2.75 kW pada putaran 1100 rpm. Tentukanlah modul dan jumlah gigi dari masing2 roda gigi, jika batas ketahanan permukaannya sebesar 630 Mpa dan modulus elastisitas besi tuang adalah 84 kN/mm2 Penyelesaian Diketahui:

Sudut jarak bagi pinion dan gear berurutan:

Jumlah gigi pinion dan gear berurutan:

Faktor bentuk gigi

Kecepatan garis jarak bagi:

Faktor kecepatan

Panjang jarak bagi kerucut: Jika diasumsikan tebal gigi (b) adalah 1/3 dari L, maka

Torsi Pinion Beban tangensialnya Atau bisa juga dengan cara

Maka m = 4.5 = 5

Jumlah gigi pinion dan gear berturut-turut

Faktor tegangan/beban

Faktor Rasio

Beban Maksimum