Perhitungan Roda Gigi Transmisi

Transkripsi

1 Perhitungan Roda Gigi Transmisi 3. Menentukan Ukuran Roda Gigi Untuk merancang roda gigi yang mampu mentransmisikan daya maksimum sebesar 03 kw pada putaran 6300 rpm. Pada mobil Honda New Civic.8L MT dan direncanakan menggunakan roda gigi miring. Hal-hal yang direncanakan antara lain : - Sudut miring, α 5 - Sudut tekanan, β 0 - Jarak sumbu poros, a 00 mm - Perbandingan transmisi seperti pada brosur, (i) i 3,4 i,869 i 3,35 i 4 (tertera 0,948 karena terjadi kehilangan daya 0.9%) i 5 0,77 i r 3,307 i fg 4,94 - Modul (m) 3 Karena dasar dalam perencanaan roda gigi yaitu perbandingan kecepatan atau perbandingan transmisi (i) yaitu perbandingan diameter lingkungan jarak roda gigi atau jumlah gigi satu dengan jumlah gigi yang kedua. 4

2 3.. Perhitungan Transmisi Diameter jarak bagi lingkaran sementara, d Perhitungan transmisi Jumlah roda gigi (Z) : Z a ( + i ). m.00 ( + 3.4).3 6 Z ai ( + i ). m.00.3,4 ( + 3,4).3 5 Dimensi Roda Gigi : Diameter Tusuk, Dt Dt m x Z 3 x 6 48 mm Dt m x Z 3 x 5 53 mm Diameter Kepala, Dk Dk m( z + ) 3 (6 + ) 54 mm Dk m( z + ) 3 (5 + ) 59 mm Diameter Kaki, Df Df m( z ) 3 (6 ) 4 mm Df m( z ) 3 (5 ) 47 mm 5

3 Jarak Sumbu Poros pada Roda Gigi a dt + dt Perhitungan transmisi Jumlah roda gigi (Z) : Z a ( + i ). m.00 ( +.869).3 3 Z ai ( + i ). m.00.,869 ( +,869).3 43 Dimensi Roda Gigi : Diameter Tusuk, Dt Dt m x Z 3 x 3 69 mm Dt m x Z 3 x 43 9 mm Diameter Kepala, Dk Dk m( z + ) 3 (3 + ) 75 mm Dk m( z + ) 3 (43 + ) 35 mm 4

4 Diameter Kaki, Df Df m( z ) 3 (3 ) 63 mm Df m( z ) 3 (43 ) 3 mm Jarak Sumbu Poros pada Roda Gigi a dt + dt Perhitungan transmisi 3 Jumlah roda gigi (Z) : Z a ( + i ). m 3.00 ( +,35).3 30 Z ai3 ( + i ). m 3.00.,35 ( +,35).3 37 Dimensi Roda Gigi : Diameter Tusuk, Dt Dt m x Z 3 x mm Dt m x Z 7

5 3 x 37 mm Diameter Kepala, Dk Dk m( z + ) 3 (30 + ) 96 mm Dk m( z + ) 3 (37 + ) 7 mm Diameter Kaki, Df Df m( z ) 3 (30 ) 84 mm Df m( z ) 3 (37 ) 05 mm Jarak Sumbu Poros pada Roda Gigi a dt + dt Perhitungan transmisi 4 Jumlah roda gigi (Z) : Z a ( + i ). m 4.00 ( + )

6 Z ai4 ( + i ). m ( + ).3 33 Dimensi Roda Gigi : Diameter Tusuk, Dt Dt m x Z 3 x mm Dt m x Z 3 x mm Diameter Kepala, Dk Dk m( z + ) 3 (33 + ) 05 mm Dk m( z + ) 3 (33 + ) 05 mm Diameter Kaki, Df Df m( z ) 3 (33 ) 93 mm Df m( z ) 3 (33 ) 93mm Jarak Sumbu Poros pada Roda Gigi a dt + dt

7 Perhitungan transmisi 5 Jumlah roda gigi (Z) : Z a ( + i ). m 5.00 ( ).3 39 Z ai5 ( + i ). m ,77 ( + 0,77).3 8 Dimensi Roda Gigi : Diameter Tusuk, Dt Dt m x Z 3 x 39 7 mm Dt m x Z 3 x 8 84 mm Diameter Kepala, Dk Dk m( z + ) 3 (39 + ) 3 mm Dk m( z + ) 3 (8 + ) 90 mm Diameter Kaki, Df Df m z ) Df m z ) ( ( 3 (39 ) 3 (8 ) mm 78 mm. 30

8 Jarak Sumbu Poros pada Roda Gigi dt + dt a Tabel 3. Dimensi Roda Gigi Transmisi Z Z Dt Dt Dk Dk Df Df a Perancangan roda gigi mundur Hasil pengukuran dan pengamatan spesifikasi mesin adalah sebagai berikut Putaran motor (n) Daya ( N ) 6300 Rpm 40 PS Rasio roda gigi mundur(i r ) 3,307 Rasio roda gigi reverse(i fg ) 4,94 Material Baja St 70. Sudut tekan normal ( α 0 ) βo 0 (menurut standar ISO) 0 ( untuk roda gigi lurus) 3... Diameter Referensi Diamater referensi roda gigi pertama pada poros penggerak (poros ) ditentukan dengan persamaan : db 3 3 db. N b. N. BZul (mm) 3

9 Sedangkan diameter referensi roda gigi yang digerakan pada poros ditentukan dengan : db x db (mm) Dimana rasio b besarnya tergantung dari jenis tumpuan (Tabel /7), db b karena poros ditumpu oleh dua bantalan (Straddle mounting) maka. db b Ditentukan nilai dari db diizinkan 0.5 B zid merupakan intensitas beban yang (Tabel /) tergantung pemilihan faktor keamanan terhadap pitting. Jika Sg, maka B zid Bo dan jika Sg, maka B zid Bo s/d 3 Bo dimana K. D. i Bo Cs. SG( + i) C s Faktor kejut dipilih,5 (Tabel /8) S G Faktor keamanan terhadap pitig dipilih 0,8 K D Kekuata permukaan gigi yang tergantung pada pemilihan bahan (4 Kgf/mm ) Bahan kedua roda gigi dipilih dari Baja St.70 (Tabel /5) dengan data sebagai berikut : K O 4 Kgf/mm σ 0 85 Kgf/mm Adapun alasan pemilihan bahan adalah sebagai berikut : 3

10 a. Bahan tidak memiliki kekerasan yang terlalu tinggi sehingga akan memudahkan dalam proses machining. b. Produk yang dihasilkan tahan aus. c. Bahan memiliki kekuatan yang baik sehingga tahan lama sesuai dengan umur yang dikehendaki. Kekuatan permukaan gigi ditentukan oleh : K. Y x Y x Y x Y x K (Kgf/mm ) D G H S V O Dimana : Y, Y, Y dan Y adalah faktor-faktor permukaan gigi (Tabel /6) G H V S Y adalah faktor material, dengan harga untuk baja, dan.5 untuk besi cor G Y adalah faktor kekerasan permukaan, dengan harga jika harga kekerasannya H sama dengan kekerasan permukaan (Tabel /5) K adalah faktor ketahanan permukaan material Y adalah faktor pelumasan, O S sedangkan viskositas sendiri fungsi dari kecepatan tangensial v (Tabel /8). Apabila diasumsikan v 0 m/s maka V 39 sd 78 cst, diambil V 40, cst, sehingga Ys 0,85. Y adalah fungsi dari kecepatan tangensial v. V YV V Sehingga 33

11 KD Y G x Y H x Y S x Y V x K O kgf/mm ,7 kgf/mm 0,65 kgf/mm K. D. i Bo Cs. SG( + i) 0.35 x 0.6 x 4..5 x 0.8 x (+ 4.) Kgf/mm Karena S G < maka dipilih B Zul B o 0,5 Kgf/mm, sehingga diameter referensi roda gigi adalah : db 3 3 db. N b. N. BZul (mm) db x x6300x0. 46 db 74,

12 Harga kecepatan tangensial yang semula dimisalkan dapat diperiksa harganya : π. D. n v x74.99x ,73 m/s Diameter referensi roda gigi yang kedua : db i r x db 3,307 x 74,99 47,99 mm db3 i fg x db 4,94 x 74,99 3,03 mm 3... Diameter jarak bagi Dianggap tidak ada faktor korigasi (X X 0) sehingga diameter jarak bagi (d) sama dengan diameter referensinya. dq db 74,99 mm dq db 47,99 mm dq db3 3,03 mm Jumlah Gigi Jumlah gigi roda gigi dipilih Z a ( + i ). m.00 ( ).3 6 Jumlah gigi roda gigi dipilih Z i r x Z x 6 53 Jumlah gigi roda gigi dipilih Z 3 i fg x Z 4.94 x 6 68,

13 3.4. Modul Modul ditentukan dengan ; Mdo/zdo/z Modul penampang normal : m mn cos β o , Lebar Gigi Lebar gigi ditentukan dengan persamaan : W b x db 0.5 x mm Tinggi Kepala dan Tinggi Kaki Gigi Berdasarkan Standar DIN 867 (Tabel /5) Hk/m dan hf/m,,3 Tinggi kepala sama dengan modul : H k m4,965 Tinggi kepala pasangan roda gigi dipilih sama : hk h k 36

14 Tinggi kaki dipilih sebesar,5 m H f,5 x 4, mm Tinggi kaki pasangan roda gigi adalah : h h h 6.06 mm f f f Diameter Lengkungan Kepala Untuk roda gigi Dk do + h f mm Untuk roda gigi Dk do + h k mm Untuk roda gigi 3 Dk3 do3+ h k mm Diameter Lingkaran Kaki Untuk roda gigi D f do h f , mm Untuk roda gigi D f do h f , mm Untuk roda gigi D f3 do 3 h f , mm 37

15 3..9. Jarak Pusat Jarak pusat ditentukan dengan : a. 0,5 (db + db) 0,5 ( ) 6.49 mm Jarak Bagi Jarak bagi ditentukan dengan : t 0 π.m 3.4 x Kekuatan Gigi Untuk memperhitungkan kekuatan gigi digunakan dua metode yang paling dasar pada perhitungan dan diutamakan pada kekuatan terhadap lenturan dan tekanan permukaan gigi. Kedua metode ini merupakan metode perencanaan menurut standart. Untuk itu melakukan perencanaan roda gigi perlu diketahui halhal sebagai berikut : - Bahan pinyon S45C dengan : 38

16 a. Kekuatan tarik, σ b 58 N/mm b. Kekuatan permukaan sisi gigi, Hb 98 - Tegangan lentur yang diizinkan,σa 30 N/mm Misalkan faktor tegangan kontak diambil antara baja dengan kekerasan (00Hb) dengan besi cor maka Kh 0,079 N/mm. Maka perhitungan dapat dilakukan sebagai berikut : Transmisi kecepatan : F i b σa m γ fv Faktor bentuk gigi Z 4 Y 0,76 Z 5 Y ( ) x Kec Keliling : Gaya Tangensial : V π. dt. n Ft 0 x P v 3.4 x 48 x m/ s 0 x N Faktor Dinamis : 39

17 Fv v Beban Lentur yang diizinkan : F b σ a. my.. fv 30 x 3 x 0.76 x N/mm F b σ a. m. Y. fv 30 x 3 x x N/mm Beban permukaan yang diizinkan persatuan lebar F H fv Kh dt Z Z + Z 0.74 x x 48 x x 5.58 N/mm Transmisi kecepatan : F i b σa m γ fv Faktor bentuk gigi Z 3 Y 0,333 Z 43 Y 0,396 40

18 Kec Keliling : Gaya Tangensial : V π. dt. n Ft 0 x P v 3.4 x 69 x m/ s 0 x N Faktor Dinamis : Fv v Beban Lentur yang diizinkan : F b σ a. my.. fv 30 x 3 x x N/mm F b σ a. m. Y. fv 30 x 3 x x N/mm Beban permukaan yang diizinkan persatuan lebar F H fv Kh dt Z Z + Z x x 69 x x N/mm 4

19 Transmisi kecepatan 3 : F i b σa m γ fv Faktor bentuk gigi Z 30 Y 0,358 Kec Keliling : Z 37 Y ( ) x Gaya Tangensial : V π. dt. n Ft 0 x P v 3.4 x 90 x m / s 0 x N Faktor Dinamis : Fv v Beban Lentur yang diizinkan : F b σ a. my.. fv 30 x 3 x x N/mm F b σ a. m. Y. fv 30 x 3 x x N/mm Beban permukaan yang diizinkan persatuan lebar 4

20 F H fv Kh dt Z Z + Z 0.50 x x 90 x x N/mm Transmisi kecepatan 4 : F i b σa m γ fv Faktor bentuk gigi Z 33 Y 0,358 + ( )3 0,368 4 Z 33 Y 0,358 + ( )3 4 0,368 Kec Keliling : V π. dt. n x 05 x m/ s Gaya Tangensial : Ft 0 x P v 0 x N 43

21 Faktor Dinamis : Fv v Beban Lentur yang diizinkan : F b σ a. my.. fv 30 x 3 x x N/mm F b σ a. m. Y. fv 30 x 3 x x N/mm Beban permukaan yang diizinkan persatuan lebar F H fv Kh dt Z Z + Z 0.48 x x 0 x x N/mm Transmisi kecepatan 5 : F i b σa m γ fv Faktor bentuk gigi Z 39 Y Z 8 Y ( ) x ( ) x

22 Kec Keliling : Gaya Tangensial : V π. dt. n Ft 0 x P v 3.4 x 7 x m/ s 0 x N Faktor Dinamis : Fv v Beban Lentur yang diizinkan : F b σ a. my.. fv 30 x 3 x x N/mm F b σ a. m. Y. fv 30 x 3 x 0.35 x N/mm Beban permukaan yang diizinkan persatuan lebar F H fv Kh dt Z Z + Z 0.47 x x 7 x x N/mm

23 Tabel 3. Tabel Hasil Perhitungan Kekuatan Gigi Transmisi Z Z V Ft Fv Fb Fb F H Hitungan Efisiensi Roda gigi Perhitungan efisiensi roda gigi diambil berdasarkan data jumlah roda gigi masing masing yang telah dihitung. Efisiensi roda gigi yang akan dihitung adalah efisiensi gigi setiap roda gigi Z 6 Z 6 37 Z 6 Z 5 Z 7 33 Z 53 Z 3 3 Z 8 33 Z 3 69 Z 4 43 Z 9 39 Z 5 30 Z 0 8 Efisiensi Transmisi I η I Z + Z Z 7 + Z + 7 Z. Z Z 7. Z x 5 33 x 33 97,97% 8 46

24 Efisiensi Transmisi II η II Z + Z Z 5 + Z + 7 Z. Z Z 5. Z ,96% x 5 30 x 37 Efisiensi Transmisi III η III Z + Z Z 3 + Z + 7 Z. Z Z 3. Z x 5 3 x 43 97,87% Efisiensi Transmisi V η V Z + Z Z + Z + 7 Z. Z Z. Z x 5 53 x 69 98,35% Efisiensi Transmisi Mundur η R 3 Z + Z Z 9 + Z0 Z0 + Z Z. Z Z 9. Z0 Z0. Z x 5 39 x 8 8 x 6 97,04% 47

25 Efisiensi Mekanis : n max ni. nii. niii. nv. nr. n Bantalan x x x x x % Kerugian daya, Pg Daya maksimum mesin, Pmaks 40 Ps Pg Pmax ( - n max ) 40 ( %) kw Efisiensi Total Total P max P P max g 00% X 00% % 48

26 Lampiran Faktor Dinamis Fv Kecepatan Rendah v 0.5 0m/s Kecepatan Sedang v 5 0 m/s Kecepatan Tinggi v 0 50 m/s 3 fv 3 + v 6 fv 6 + v 5.5 fv v Jumlah gigi Z Y Jumlah gigi Z Y ,0 0,6 0,45 0,6 0,76 0,89 0,95 0,30 0,308 0,34 0,30 0,37 0, Batang gigi 0,339 0,349 0,358 0,37 0,383 0,396 0,408 0,4 0,434 0,446 0,459 0,47 0,484 49

27 Tabel Tegangan Lentur yang diizinkan Tabel Faktor tegangan kontak 50