PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Ismail Muchsin ST., MT.ELEMEN MESIN II 6RODA GIGI1. Teori Dasar Roda Gigi Disebut roda gigi karena roda gigi tersebut bergerigi, dimana gunanya untuk mentransmisikan daya yang cukup besar dengan putaran yang tepat yang mana tidak dapat dilakukan oleh dengan roda biasa (roda gesek). Maka roda tersebut harus bergerigi/bergigi pada kelilingnya, sehingga dapat dilakukan penerusan daya oleh gigi-gigi kedua roda yang saling berkaitan. Selain pemakaian roda gigi pada transmisi, terdapat cara lain untuk meneruskan daya, cara tersebut adalah dengan menggunakan sabuk . Sabuk yang digunakan (sabuk rata, sabuk v, sabuk gigi/serempak) dan rantai (rantai nol, rantai gigi). Diantara penerus daya tersebut akan lebih ringkas, dapat digunakan untuk putaran tinggi dengan tepat dan daya yang cukup besar. Roda Gigi Secara Umum Roda gigi secara umum merupakan suatu mekanisme yang dipergunakan untuk memindahkan elemen mesin yang satu kegerakan elemen mesin yang lain. Selain itu roda gigi juga berfungsi mengubah jumlah putaran dan momen putar mesin, daya mesin serta mengatur keduanya untuk kebutuhan kerja mesin. Ketika kendaraan mulai berjalan diperlukan tenaga yang besar, setelah kendaraan berjalan bukan tenaga lagi yang diperlukan melainkan kecepatan. Untuk memenuhi kebutuhan tersebut diperlukan trnsmisi yang lebih dari berbagai tingkat perbandingan gigi. Sebuah kotak transmisi pada prinsipnya terdiri atas tiga bagian, yaitu :Poros penggerakPoros yang digerakkanRangka pengikat Transmisi tersebut ditetapkan antara clutch dengan propeller shaft (FR-Type)atau antara clutch dengan drive shaft (FF-Type).Gambar .1 Tata nama roda gigi Untuk memenuhi kebutuhan tersebut diperlukannya transmisi yang terdiri dari berbagai tingkat perbandingan gigi (Gear Ratio).1.2 Gear Ratio Perakitan/hubungan gear yang berada dalam kotak transmisi (gear box), antara gear input shaft untuk output shaft dapat diperoleh berbagai kondisi seperti berikut ini :Perbandingan kecepatan putar yang sama ataupun berbedaPerbandingan momen yang dapat sama atau berbeda Arah putaran yang sama atau berbeda Gear kecil (A) bila langsung memutarkan gear (B) yang lebih besar akan menghasilkan : ~ Putaran shaft gear (B) lebih lambat ~ Momen shaft gear (B) lebih besar ~ Arah putaran gear (B) berlawanan dengan shaft gear (A) Begitu pula apabila sebaliknya, jika pemutar (drive) adalah gear yang lebih besar maka akan diperoleh : ~ Putaran shaft gear yang digerakkan (driven) lebih besar ~ Momen shaft gear yang digerakkan (driven) lebih lambat ~ Arah putaran driven berlawanan dengan arah driven Tetapi juga gear kecil (A) memutar gear besar (B) melalui perantara satu gear maka diperoleh : ~ Putaran shaft gear (B) lebih lambat ~ Momen shaft driven lebih besar ~ Arah putaran shaft gear (B) searah dengan shaft gear (A) Begitu pula sebaliknya jika gear besar sebagai drive dan gear yang lebih kecil sebagai driven maka akan diperoleh :~ Putaran shaft driven lebih cepat ~ Momen shaft driven lebih kecil ~ Arah putaran driven searah dengan driven Putaran driven shaft yang menjadi lebih lambat atau lebih cepat dan momen yang menjadi lebih kecil atau lebih besar, tergantung dari jumlah gear pada pemutar (drive) dan diputar (driven), perbandingan ini disebut gear ratio.Gear Ratio = Driven Gear/Drive GearKecepatan putar Driven Shaft = (1/Gear Ratio) x Kecepatan Drive ShaftMomen Driven Shaft = Gear Ratio x Momen Driven ShaftFungsi , Kategori Dan Jenis Transmisi Pada Kendaraan Adapun fungsi dari sistem transmisi pada kendaraan bermotor antara lain:Mengatur kecepatan kendaraan sesuai dengan beban dan kondisi jalan.Merubah arah putaran roda, sehingga kendaraan dapat berputar maju dan mundur.Memutuskan dan menghubungkan putaran kendaraan sehingga kendaraan dapat berhenti walaupun mesin dalam keadaan hidup. Sedangkan pada sistem transmisi dapat dikategorikan menjadi dua bagian, yaitu :Transmisi langsung dimana sebuah piringan atau roda pada poros yang satu dapat menggerakkan roda serupa pada poros kedua melalui kontak langsung (roda gesek dan roda gigi).Elemen sebagai penghubung sementara, dimana gerakkan poros pertama akan menggerakkan poros kedua menggunakan elemen penghubung antara (Sabuk dan rantai). Adapun jenis transmisi yang digunakan pada kendaraan dapat digolongkan sebagai berikut :Selective Gear TransmissionAutomatic Transmission Planetary Gear Transmission Klasifikasi Roda Gigi Roda gigi dapat diklasifiasikan menjadi beberapa bagian antara lain : Ditinjau dari letak poros Roda gigi dengan poros sejajar Roda gigi dengan poros berpotongan (intersection)Roda gigi dengan poros silangDitinjau dari bentuk alur gigiRoda gigi lurusRoda gigi miringRoda gigi miring gandaDitinjau dari arah putaranRoda gigi luar (arah putaran berlawanan) Roda gigi dalam dan piyon (arah ptaran sama)Rack and pinyon (gerak lurus dan berputar)Ditinjau dari bentuk gigi Roda gigi kerucut lurusRoda gigi kerucut spiralRoda gigi kerucut zerolRoda gigi kerucut miring Roda gigi kerucut miring gandaDitinjau dari kecepatan keliling roda gigiVc < 3 (m/s); kecepatan rendah 3 < Vc 15 (m/s); kecepatan sedangVc > 15 (m/s); kecepatan tinggi Ditinjau dari type roda gigiRoda gigi cacing silindrisRoda gigi cacing selubung ganda Roda gigi cacing samping Roda gigi miring silangRoda gigi hiper boloidRoda gigi hipoidDitinjau dari posisi pada permukaan Roda gigi Gigi lurus (straight)Gigi miring (inclived) Gigi kurva (curve) Gambar 2. Jenis-jenis roda gigi2.2 Bagian Bagian Dan Fungsi Transmisi Roda Gigi Salah satu tujuan digunakannya transmisi roda gigi adalah untuk mengatur putaran motor yang dipindahkan ke roda-roda belakang dalam bermacam-macam perlambatan dimana letak dari transmisi dibelakang pesawat kopling dan penjelasannya akan dibahas selanjutnya : a. Main GearMain gear terpasang pada main shaft dengan perantara bearing. Jumlah main gear tergantung dengan jumlah tingkat kecepatan yang ada pada transmisi. Untuk transmisi dengan 5-speed (5 tingkat percepatan) terdapat 5 main gear dengan jumlah gear yang berbeda dan fungsi main gear tersebut berfungsi untuk membuat gear ratio bersama-sama dengan counter gear sesuai dengan tingkat kecepatan.b. Counter Gear terdiri dari beberapa gear yang disatukan, banyaknya gear tergantung dengan banyaknya tingkat kecepatan. Untuk transmisi dengan 5-speed terdapat 6 counter gear jumlah gear yang berbeda. Counter gear tersebut berfungsi untuk memindahkan putaran dari input shaft (main drive gear) ke main gear sekaligus membuat gear ratio. c. Reverseidle Gear dan ShaftReverseidle gear terpasang pada reverseidle gear shaft dan gear ini berfungsi untuk menghubungkan counter gear dengan main reverse gear sehingga main reverse gear berputar berlawanan arah dengan input shaft (main drive gear).d. Input ShaftInput shaft tranmission disatukan dengan main drive gear berfungsi untuk memindahkan putaran dari clutch ke counter gear.e. Main Shaft Main shaft berfungsi sebagai output transmisi sekaligus tempat pemasangan main gear dan hub set, antara main shaft ke main gear dan hub set dihubungkan dengan bearing. f. Interlock SistemDalam pengoperasian transmisi, setiap tingkat kecepatan hanya boleh terjadi satu gear yang masuk (satu sleeve hub yang berkaitan dengan main gear) karena setiap main gear mempunyai gear ratio yang berbeda, untuk maksud tersebut pada transmisi dipasang interlock pin dan ball seperti yang digunakan pada transmisi.Cara kerja : Bila salah satu fork digerakkan (misalnya fork untuk kecepatan mundur) maka interlock ball akan menekan interlock pin, selanjutnya interlock pin menekan interlock ball, sehingga fork shaft untuk light speed dan fork shaft low speed tidak dapat bergerak.g. Location BallDalam pengoperasian transmisi, gear yang sudah masuk (sleeve hub yang sudah berkaitan dengan main gear) diusahakan agar tidak kembali keposisi netral dengan sendirinya. Begitu pula gerakan dari fork juga harus dibatasi sesuai dengan gerakan sleeve, sehingga pengemudi dapat merasakan gear yang sudah masuk atau belum. Untuk maksud tersebut digunakan location ball pada setiap fork shaft yang selalu ditekan oleh spring.Cara kerja : Pada setiap fork shaft terdapat 2 atau 3 groove, pada grove tengah menunjukkan posisi netral. Bila fork shaft digerakkan maka location ball akan tertekan keatas oleh shaft dan selanjutnya ball tersebut akan masuk pada groove lainnya.Posisi I Low sleeve hub digeser ke belakang sehingga berkaitan dengan low main gear, maka putaran dari clutch akan dipindahkan sebagai berikut : Input shaft transmission (drive gear) Counter gear (counter driven gear) counter low gear low main gear low sleeve hub low clutch hub main shaft (output shaft).Gear Ratio = (counter driven gear / driven gear) x (2nd main gear / counter 2nd gear).Posisi IILow sleeve digeser kedepan sehingga berkaitan dengan second main gear, maka putaran dari clutch akan dipindahkan sebagai berikut :Input shaft transmission (drive gear) counter gear (counter driven gear) counter 2nd gear 2nd main gear low sleeve hub low clutch hub main shaft (output shaft).Gear Ratio = (counter driven gear / drive gear) x (2nd main gear / counter 2nd gear)Posisi IIIHigh sleeve hub digeser kebelakang hingga berkaitan dengan third main gear, maka putaran dari clutch akan dipindahkan sebagai berikut :Input shaft transmission (drive gear) counter gear (counter driven gear) 3rd main gear high sleeve hub high clutch hub main shaft (output shaft).Gear Ratio = (counter driven gear / driven gear) x (3rd main gear / counter 3rd gear).Posisi IV High sleeve hub digeser kedepan sehingga berkaitan dengan drive gear pada input shaft transmission, maka putaran dari clutch akan dipindahkan sebagai berikut : Input shaft transmission (drive gear) high sleeve hub high clutch hub main shaft (output shaft).Gear Ratio = 1.000Posisi V 5th dan sleeve hub digeser kebelakang sehingga berkaitan dengan main gear, maka putaran dari clutch akan dipindahkan sebagai berikut :input shaft transmisson (drive gear) counter gear (counter driven gear) counter 5th gear 5th main gear 5th dan reverse clutch hub main shaft (output shaft).Gear Ratio = (counter driven gear / driven gear) x (5th main gear / counter 5th gear).Posisi Reverse (mundur) 5th dan reverse sleeve hub digeser kedepan sehingga berkaitan dengan reverse gear, maka putaran dari clutch akan dipindahkan sebagai berikut : Input shaft transmission (drive gear) counter gear (counter driven gear) counter reverse gear reverse idle gear reverse gear 5th dan reverse sleeve hub 5th dan reverse clutch hub main shaft (output shaft). Gear Ratio = (counter driven gear / drive gear) x (reverse gear / counter reverse gear).Gambar 3. Bagian Bagian Utama Synchromesh