Modul Elemen dan Mesin 3

Modul Elemen Mesin-3

PERTEMUAN KE – 1.
KLASIFIKASI RODAGIGI
SUBYEK : KLASIFIKASI RODAGIGI DAN KONSTRUKSI.

A. TUJUAN PEMBELAJARAN.
Tujuan dalam pembelajaran ini adalah, membahas dan memahami mengenai
klasifikasi rodagigi dan akan dapat dicapai oleh :
1. Mahasiswa dapat mengerti dan memahami tentang sistem transmisi rodagigi,
dan jenis-jenis rodagigi.
2. Mahasiswa dapat mengerti dan memahami dalam klasifikasi rodagigi menurut
konstruksinya.
3. Mahasiswa dapat mengerti fungsi pada rodagigi terhadap aplikasinya.

S1 Teknik Mesin – Universitas Pamulang
Prepared by Rahmat Dadang,

1

Modul Elemen Mesin-3

B. URAIAN MATERI.
1. Sistem transmisi rodagigi.
Sistem transmisi roda gigi adalah salah satu dari beberapa sistem transmisi
daya yang ada (roda gesek, belt, rantai ,kopling). Roda gigi merupakan
penggerak elemen mesin yang memindahkan daya dengan putaran dari satu
poros keporos lain tanpa terjadi slip. Sistem transmisi roda gigi merupakan
pengembangan dari prinsip pemindahan daya pada roda gesek dengan
mengurangi gaya tekanan bidang dan menggantinya dengan gaya tangensial
dan gaya radial dari keping silinder solid berpasangan dan bergigi. Saat roda
gigi berputar keduanya saling menangkap dan dan berputar tanpa slip.
Kecepatan linier besarnya sama (v1 =v2) akan tetapi kecepatan sudut nya
berbeda (ω1 ≠ω 2)

Gambar-1a. roda gesek (friction wheels)

Gambar-1b. roda gigi ( gear)

2. Dasar sistem transmisi rodagigi.
Sistem transmisi roda gigi banyak digunakan pada berbagai mesin. Sebagai

contoh di bidang Automotif, sistem transmisi yang digunakan adalah transmisi
roda gigi.

S1 Teknik Mesin – Universitas Pamulang
Prepared by Rahmat Dadang,

2

Modul Elemen Mesin-3

2.1.Sistem transmisi roda gigi digunakan karena :
a. Efisiensinya yang tinggi,
b. Kehandalan dalam operasional,
c. Tidak mudah rusak,
d. Dapat meneruskan daya dan putaran yang tinggi.
e. Kemudahan dalam pengoperasian dan perawatan.
2.2. Diagram konseptual rodagigi

3. Kelebihan transmisi roda gigi dibandingkan dengan sistem transmisi lain
yaitu :

a) Memindahkan rasio kecepatan/ putaran secara tepat dan pasti. Kontak
antar gigi terjadi dalam sudut dan clearen yang seragam, sehingga rasio
kecepatan tidak mengalami perubahan selama roda gigi itu berputar.
b) Tidak terjadi slip pada saat roda gigi berputar, karena kedua gigi
mempunyai clearen yang cukup sempit pada posisi yang pas.
c) Kemampuan transmisi daya dari yang sangat kecil sampai yang besar.
d) Dalam aplikasinya dapat digunakan pada jarak antar poros yang sangat
kecil.

S1 Teknik Mesin – Universitas Pamulang
Prepared by Rahmat Dadang,

3

Modul Elemen Mesin-3

e) Putaran mesin dapat diturunkan maupun dapat dinaikan tergantung
kebutuhan dengan melengkapi gear reducernya
f) Memiliki daya tahan yang tinggi karena roda gigi di dibuat dengan bahan
baku yang disesuaikan dan ditreatment dengan pengerjaan panas ( aneling,

nitriding ) secara baik serta dilengkapai dengan pelumasan pembentuk
film pada permukaannya,
g) Randemen daya (efisiensi) yang tinggi.
h) Dapat disusun dalam sistem yang ringkas dan kompak.
i) Dapat digunakan dalam transmisi daya pada posisi putaran poros apapun.
4. Kekurangannya transmisi roda gigi dibandingkan dengan sistem transmisi
lain yaitu :
a. Harganya mahal kerena pembuatannya membutuhkan ketelitian, bahan
yang
berkwalitas, pengejaan lanjut serta finising yang baik.
b. Pada transmisi daya dengan jarak antar poros yang jauh akan memerlukan
bentuk gigi yang berdiameter besar.
c. Membutuhkan perawatan yang baik karena mempunyai tingkat keausan
yang tinggi karena gesekan.
5. Klasifikasi roda gigi
Jenis roda gigi dapat diklasifikasikan menjadi beberapa kelompok sebagai
berikut :
5.1.Berdasarkan bentuk gigi dan cara kerjanya adalah:
5.1.1. Roda gigi lurus (spur gear)
Roda gigi lurus terjadi karena bentuk gigi dari roda gigi tersebut berbentuk

lurus. Gigi-gigi didesain sedemikian rupa sehingga membentuk batang
profil gigi memanjang / lurus. Roda gigi lurus dalam operasionalnya
menggunakan poros yang sejajar.

S1 Teknik Mesin – Universitas Pamulang
Prepared by Rahmat Dadang,

4

Modul Elemen Mesin-3

5.1.2. Roda gigi miring (helical gear).
Roda gigi miring mempunyai bentuk gigi miring denga sudut kemiringan
tertentu. Keuntungannya adalah kontak gigi terjadi sepanjang kemiringan
gigi, sehingga mampu menghasilkan putaran tinggi.
5.1.3. Roda gigi kerucut (bevel gear).
Roda gigi kerucut dihasilkan dari gabungan gigi-gigi yang mengikuti
bentuk kerucut dengan sudut tertentu. Roda gigi kerucut mampu melayani
kerja mesin dengan poros yang membentuk sudut tertentu, sebagai contoh
poros penggerak dengan posisi horisontal dan poros yang digerakan

diinginkan dalam posisi vertikal.
5.1.4. Roda gigi cacing (worm gear).
Roda gigi cacing merupakan roda gigi gabungan antara roda gigi biasa
dengan batang gigi atau batang berulir. Keunggulan roda gigi ini terletak
pada perbandingan transmisi yang dapat didesain sangat tinggi sama 1 :
100. Roda gigi cacing mempunyai poros yang saling bersilangan.
5.1.5. Roda gigi planiter (planetary gear).
Roda gigi planiter merupakan roda gigi yang terdiri dari beberapa roda
gigi yang dirangkai menjadi satu kesatuan. Roda gigi tersebut meliputi
roda gigi matahari sebagai pusat, roda gigi planet, roda gigi gelang dan
lengan pembawa planet. Keunggulan roda gigi planeter terletak pada
beberapa output (poros yang digerakan) yang dapat dihasilkan dengan
hanya satu input (poros penggerak)
5.2.Berdasarkan posisi sumbu dari poros.
5.2.1. Poros parallel, seperti pada roda gigi lurus dan miring.
5.2.2. Poros bersilangan, seperti pada roda gigi cacing.
5.2.3. Poros membentuk sudut tertentu, seperti pada roda gigi kerucut.

S1 Teknik Mesin – Universitas Pamulang
Prepared by Rahmat Dadang,

5

Modul Elemen Mesin-3

Kedua poros yang paralel dan co-planer dihubungkan oleh roda gigi, seperti
ditunjukkan pada Gambar 2. Roda-roda gigi tersebut disebut sebagai spur
gears atau roda gigi lurus, dan penempatannya disebut spur gearing. Rodaroda gigi ini memiliki gigi yang paralel terhadap sumbunya. Roda gigi lain
yang termasuk dalam spur gearing adalah helical gearing, dengan giginya
miring terhadap sumbu roda gigi. Roda gigi single dan double helical
dihubungkan dengan poros yang saling paralel, seperti ditunjukkan pada
Gambar 2.a. dan b. Fungsi utama dari roda gigi double helical adalah untuk
menyeimbangkan gaya aksial yang terjadi pada roda gigi single helical, ketika
meneruskan beban. Roda gigi double helical dapat juga disebut sebagai roda
gigi herringbone.

a. Roda gigi lurus.

d. Roda gigi cacing .

b.dan c. Roda gigi miring dobel & singel helikal

e. Roda gigi kerucut.

f. Roda gigi spiral

5.3. Berdasarkan kecepatan peripheral dari roda gigi
5.3.1. Kecepatan rendah ≤ 3 m/s
5.3.2. Kecepatan sedang (3 – 15) m/s

S1 Teknik Mesin – Universitas Pamulang
Prepared by Rahmat Dadang,

6

Modul Elemen Mesin-3
5.3.3. Kecepatan tinggii ≥ 15 m/s

atau bentuk hubungan pasangan gigi.
5.4. Berdasarkan jenis ata

oda gigi luar.
5.4.1. External gear = roda
oda gigi dalam.
5.4.2. Internal gear = roda
an jari-jari tak
5.4.3.Rack & pinion = roda gigi berbentuk batang = roda gigi dengan
terhingga.

gigi.
Gambar pasangan rodagig

Gambar-a

Gambar-b

Ga
Gambar-c

ring ,roda gigi dari kedua poros berhubungan sec
Pada external gearing

ecara eksternal
ambar 3. a). Roda yang besar disebut sebagai gear
ge dan roda
satu sama lain (gam
but pi
pinion. Pada external gearing, gerakan dari kedua
yang kecil disebut
edua roda gigi
n.
selalu berlawanan.
ring, roda gigi dari kedua poros berhubungan
se
Pada internal gearin
n secara
internal
Gambar 3.b.) Roda yang besar disebut sebagai annular
annul wheel
satu sama lain, (Gam
dan roda yang lebihh ke
kecil disebut pinion.

S1 Teknik Mesin – Universitas
itas Pamulang
Prepared by Rahmat Dadang,

7

Modul Elemen Mesin-3

Ada kalanya, roda gigi dari sebuah poros berhubungan secara eksternal dengan
roda gigi lain dalam suatu garis lurus (Gambar 5.) Jenis roda gigi ini disebut
sebagai rack and pinion. Roda gigi yang datar atau lurus disebut rack dan roda
gigi lingkar disebut sebagai pinion. Dengan adanya mekanisme rack and pinion,
maka gerakan linear dapat dikonversi menjadi gerakan berputar dan juga
sebaliknya.
6. Nama bagian-bagian dari rodagigi.

Bagian roda gigi
7. Istilah-istilah dari roda gigi dapat lebih dimengerti dengan melihat Gambar 4.
7.1.Lingkaran puncak (pitch circle) adalah suatu lingkaran imajiner (teoretis)
yang menggelinding tanpa slip dan menjadi dasar perhitungan roda gigi.
7.2. Diameter lingkaran pitch (pitch circle diameter) adalah diameter dari
lingkaran pitch. Ukuran dari roda gigi biasanya ditentukan dari diameter
lingkaran pitch. Diameter ini juga disebut sebagai diameter pitch. Notasi
umum yang digunakan adalah : d0 .
7.3.Pitch (jarak bagi lingkar) adalah jarak sepanjang lingkaran jarak bagi
antara dua profil gigi yang berdekatan. Notasi umum yang digunakan
adalah :

S1 Teknik Mesin – Universitas Pamulang
Prepared by Rahmat Dadang,

8

Modul Elemen Mesin-3

7.4.Sudut tekan (pressure angle) adalah sudut kontak normal antara dua buah
gigi dari dua roda gigi yang saling bertemu. Notasi umum yang digunakan
adalah : α .
7.5.Addendum (1) adalah jarak radial gigi dari lingkaran pitch ke bagian
atas/kepala gigi.
7.6.Dedendum (4) adalah jarak radial gigi dari lingkaran pitch ke bagian
bawah/kaki gigi.
7.7.Lingkaran addendum adalah lingkaran yang digambar melalui bagian atas
dari gigi atau lingkaran kepala gigi.
7.8.Lingkaran dedendum adalah lingkaran yang digambar melalui bagian
bawah dari gigi atau dikenal dengan lingkaran kaki gigi.
7.9.Circular pitch adalah jarak yang diukur pada sekeliling dari lingkaran pitch,
pada satu titik dari satu gigi, dengan titik yang berhubungan pada gigi
selanjutnya. Biasanya dinotasikan dengan tc. Secara matematis dituliskan
sebagai:
Circular pitch = tc =

.

……………………(1)

dengan d0 = diameter lingkaran pitch
Z

= jumlah gigi pada roda gigi

7.10. Diametral pitch adalah rasio dari jumlah gigi dengan diameter lingkaran
pitch, dalam millimeter. Biasanya dinotasikan dengan td. Secara
matematis dituliskan menjadi:
Diametral pitch =

=

dengan (tc =

.

)………………(2)

d 0 = diameter lingkaran pitch
Z = jumlah gigi pada roda gigi.
7.11. Modul gigi, adalah perbandingan antara diameter lingkaran pitch dalam
milimeter dengan jumlah gigi.biasanyadinotasikan dengan m. Secara
matematis di tulis sebagai :
m=

………………………..(3)

S1 Teknik Mesin – Universitas Pamulang
Prepared by Rahmat Dadang,

9

Modul Elemen Mesin-3

Modul yang direkomendasikan untuk pilihan pertama = 1, 1.25, 1.5, 2,
2.5, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 16, 20, 25, 32, 40, dan 50. Modul pilihan kedua
= 1.125, 1.375, 1.75, 2.25, 2.75, 3.5, 4.5, 5.5, 7, 9, 11, 14, 18, 22, 28, 36,
45.
7.12. Clearance adalah jarak radial antara bagian atas dari gigi dengan bagian
bawah dari gigi, pada keadaan berpasangan. Sebuah lingkaran yang
melalui bagian atas dari roda gigi yang berpasangan disebut sebagai
lingkaran clearance.
7.13. Kedalaman total adalah jarak radial antara lingkaran addendum dengan
dedendum dari roda gigi. Kedalaman total ini sama dengan jumlah dari
addendum dengan dedendum.
7.14. Kedalaman kerja adalah jarak radial antara lingkaran addendum dengan
lingkaran
clearance. Kedalaman kerja ini sama dengan jumlah dari
addendum dari kedua roda gigi yang berpasangan
7.15. Ketebalan gigi adalah lebar dari gigi yang diukur sepanjang lingkaran
pitch.
7.16. Ruang gigi adalah lebar dari ruang yang terdapat diantara dua gigi yang
berdekatan, yang diukur di sepanjang lingkaran pitch.
7.17. Backlash adalah perbedaan antara ruang gigi dengan ketebalan gigi, yang
juga diukur di sepanjang lingkaran pitch.
7.18. Muka dari gigi adalah permukaan dari gigi di atas permukaan pitch.
7.19. Top land. Adalah permukaan dari bagian atas gigi.
7.20. Flank (panggul) dari gigi adalah permukaan dari gigi dibawah permukaan
pitch.
7.21. Lebar muka gigi adalah lebar dari gigi yang diukur secara paralel dengan
sumbu roda gigi.
7.22. Profil adalah lingkaran yang terbentuk akibat muka dengan panggul dari
gigi.
7.23. Radius fillet adalah radius yang menghubungkan lingkaran akar gigi
dengan profil gigi.
7.24. Jalur kontak adalah jalur yang dibentuk oleh titik kontak dari dua gigi,
dari awal sampai dengan akhir hubungan gigi (engagement).

S1 Teknik Mesin – Universitas Pamulang
Prepared by Rahmat Dadang,

10

Modul Elemen Mesin-3

7.25. Panjang jalur kontak adalah panjang dari cut-off normal yang umum dari
lingkaran addendum dari gear dan pinion.
7.26. Busur kontak. Adalah jalur yang dibentuk oleh titik pada lingkaran pitch,
dari awal sampai dengan akhir dari hubungan pasangan roda gigi. Busur
kontak tersebut terdiri dari dua bagian, yaitu : busur pencapaian (arc of
approach) yaitu :
Busur pencapaian (arc of approach) yaitu area dari jalur kontak dari awal
sampai dengan hubungan pada titik pitch dan busur diam (arc of recess)
yaitu area dari jalur kontak dari akhir sampai dengan hubungan pada
sepasang gigi. Rasio dari panjang busur kontak dengan circular pitch
dikenal sebagai rasio kontak, seperti jumlah pasangan gigi yang kontak
8. Profil gigi pada rodagigi.
Untuk mendapatkan keadaan transmisi gerak dan daya yang baik, maka
profil gigi harus mempunyai bentuk yang teratur sehingga kontak gigi dapat
berlangsung dengan baik.karena itu. Karena itu propil gigi dibuat dengan
geometrik tertentu , agar perbandingan kecepatan sudut antara pasangan roda
gigi harus selalu sama.
8.1. Profil gigi sikloids ( cycloide).
Struktur gigi melengkung cembung dan cekungmengikuti pola sikloida,
jenis gigi ini cukup baik karena dirancang dengan presesi dan ketelitian
yang baik, dapat meneruskan daya yang lebih besar dari janis yang
sepadan deikian juga keausannya lebih lama. Tetapi mempunyai kerugian ,
diantaranya pembuatannya lebih sulit dan pemasangannya perlu teliti
(tidak dapat digunakan sebagai roda gigi pengganti (change wheel)
harganya lebih mahal.
8.2.Profil gigi evolvente(evolute)
Struktur dari rodagigi ini berbentuk melengkung cembung, mengikuti pola
evolvente, dan jenis dari rodagigi ini strukturnya cukup sederhana, cara
pembuatannya lebih murah,serta baik sekali digunakan untuk roda gigi
ganti. Jenis rodagigi evolven dipakai sebagai profil gigi standar untuk
semua keperluan transmisi.

S1 Teknik Mesin – Universitas Pamulang
Prepared by Rahmat Dadang,

11

Modul Elemen Mesin-3

9. Profil equisdistanta.
Profil ini dipakai kontruksi pada kontruksi pasangan antara roda gigi
profil dengan roda pena (pasangannya bukan berupa gigi, namun berupa
rangkaian yang berjarak tertentu melingkar pada suaturoda) dan lebih
umu lagi digunakan pada hubungan gigi dan rantai.profil ini digunakan
pada hubungan transmisi dengan ratio yang besar misalnya. Untuk
pemutar derek dan pasang an kontruksi bukan berupa dua roda gigi
namun dengansatu roda pena atau rantai.

Gambar-5a.Pola gigi evolvente & cycloid

S1 Teknik Mesin – Universitas Pamulang
Prepared by Rahmat Dadang,

Gambar-5b.Pola equisdistanta

12

Modul Elemen Mesin-3

C. LATIHAN SOAL/TUGAS.
Sebuah rodagigi dirancang untuk mentransmisi daya pada dengan diameter 100
mm, dan mempunyai jumlah gigi sebanyak 20. Tentukan circular pitch gigi
tersebut dengan mengabaikan besaran beban pada gigi 250 kg dan putaran 200
rpm ?.
Penyelesaian.
Diketahui jumlah gigi (Z) = 20
Diameter rodagigi (do) = 100 mm
Dengan diabaikannya besaran beban dan putaran rodagigi, maka :
Circular pitch (tc ) =
=

.
,

= 15,7 mm

S1 Teknik Mesin – Universitas Pamulang
Prepared by Rahmat Dadang,

13

Modul Elemen Mesin-3

D. DAFTAR PERPUSTAKAAN.
1. R.S.Khurmi & J.K.Gupta,1980,”Machine Design”Eurasia PH,Books,Ltd,New
Delhi.
2. Achmad Zainuri, S.T., M.Eng,2011”Diktat Elemen Mesin-3” Universitas
Mataram.
3. Eugene A. Avallone, Theodora Baumeister III.1987, “Standard Hand Book
For Mechanical”,McGraw-Hill, Book, Ltd,Singapore.
4. Sularso, 2000, “Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen”, Pradnya
Paramita Jakarta.
5. Agustinus Purna Irawan, 2009,”Diktat Element mesin III”, Jurusan Teknik
Mesin Universitas Tarumanegara Jakarta.
6. Ahmat Zaenuri, “Elemen Mesin III”, Jurusan Teknik Mesin Universitas
Mataram.
7. Anonimus, 1974,”Bagian – Bagian Mesin”, Akademi Teknik Nasional,
Semarang.

S1 Teknik Mesin – Universitas Pamulang
Prepared by Rahmat Dadang,

14