Modelling dan Analisis Berdasarkan Studi Eksperimental Pengaruh Profil Gigi Terhadap Regangan Dinamis Pada Roda Gigi Kerucut Lurus Dengan Metode Elemen Hingga

Aji, Bagus Widoto (2017) Modelling dan Analisis Berdasarkan Studi Eksperimental Pengaruh Profil Gigi Terhadap Regangan Dinamis Pada Roda Gigi Kerucut Lurus Dengan Metode Elemen Hingga. Undergraduate thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

[img]
Preview
Text
2112100170-Undergraduate-Theses.pdf - Published Version

Download (1MB) | Preview

Abstract

Roda gigi atau gear merupakan salah satu elemen mesin yang berfungsi untuk mentransmisikan daya. Tenaga yang ditransmisikan sebuah gear berasal dari kontak dan gesekan yang terjadi antara sepasang gear dan kemudian diteruskan oleh porosnya. Sumber kegagalan pada roda gigi pada dasarnya berasal dari dua buah tegangan yang bekerja pada gigi-gigi yang saling bertautan, yaitu tegangan kontak dan tegangan bending. Tegangan – tegangan ini akan sangat cepat memicu kegagalan jika dipadukan dengan kesalahan-kesalahan (error) dalam perancangan, pemasangan, dan manufaktur roda gigi. Selain itu, salah satu upaya yang dapat dilakukan untuk mengurangi masalah-msalah tersebut adalah dengan memodifikasi profil gigi pada gear khususnya pada tipe bevel gear. Penentuan data awal dilakukan untuk menentukan dimensi awal straight bevel gear dan juga untuk menentukan dimensi modifikasi yang dilakukan. Bentuk modifikasi yang dilakukan pada straight bevel gear adalah tip relief atau memotong bagian tip roda gigi dengan bentuk parabolik dan bentuk linear. Kedua straight bevel gear tersebut kemudian dimodelkan 3D dengan software CAD. Modelling 3D tersebut disimulasikan secara dinamis (transient structural) dengan software FEA untuk mengetahui nilai regangan dinamis serta tegangan kontak yang terjadi roda gigi dengan variasi RPM pinion sebesar 500 rpm, 700 rpm, 900 rpm, dan 1100 rpm serta variasi beban sebesar 65 %, 85 %, dan 100 %. Hasil yang didapatkan dari penelitian ini adalah nilai regangan dinamis serta tegangan kontak pada straight bevel gear dengan profil standard dan modifikasi. Hasil regangan dinamis dari simulasi profil standard dan profil modifikasi parabolic tip relief dibandingkan dengan hasil studi eksperimental yang pernah dilakukan sebelumnya dengan variasi pembebanan dan putaran yang sama. Secara keseluruhan dari perbandingan hasil simulasi dengan studi eksperimental didapatkan perbedaan nilai (error) sebesar 13.88% dan dapat pula disimpulkan bahwa profil modifikasi parabolic tip relief dapat menurunkan regangan dinamis. Hasil perbandingan regangan dinamis profil modifikasi parabolic tip relief dan linear tip relief menunjukkan bahwa profil linear tip relief dapat menurunkan regangan dinamis sebesar 35,93%. Hasil perbandingan tegangan kontak profil standard, profil modifikasi parabolic tip relief, dan linear tip relief menunjukkan bahwa profil linear tip relief dapat menurunkan tegangan kontak sebesar 26,3%. ================================================================== Gear, as we know is a component of a machine which purpose is to transmit power. The power transmitted is a result of the contact and meshing of two gears which is then generated through its shaft. Failure in a pair of gear is mainly caused by two stresses, which are bending stress and contact stress. These stresses will further cause failure when matched with errors in gear manufacturing and assembly. One of the method to reduce these failures is by modifying its tooth profile. Therefore, this thesis will explore the effects of tooth profile modification in a straight bevel gear using finite element method to ease the solution. This thesis begins by determining the data needed, which includes geometry of the straight bevel gear and its tooth profile modification. The tooth profile modification used is called tip relief, a method in which the tip of the tooth is cut (linearly and parabolic) to reduce interference of the gears. All of the straight bevel gears (standard and modified) is then 3D modelled using CAD software and analyzed using finite element method software. Transient structural analysis is used in this thesis with variations of RPM (500, 700, 900, 1100) and loads (65%, 85%, 100%). From the simulation, the solution that is solved is the dynamic strain and contact stress. The results gained from this analysis are the dynamic strain and contact stress in standard and modified straight bevel gear. The dynamic strains of the standard and modified tooth profile is compared to the results from the experimental studies that have been done before, with the same RPM and loads variations. Overall, by comparing the result from the simulations and the experimental studies, the margin of error is 13,88% and it also concluded that the parabolic tip relief modification is able to reduce dynamic strain. By comparing the dynamic strain results from tooth profile modification of parabolic tip relief and linear tip relief, it is shown that linear tip relief is able to reduce dynamic strain by 35,93%. Finally, by comparing the contact stress results of the standard, parabolic tip relief and linear tip relief tooth profile it is shown that the linear tip relief is able to reduce contact stress by 26,3%.

Item Type: Thesis (Undergraduate)
Additional Information: RSM 620.001 518 25 Aji m
Uncontrolled Keywords: straight bevel gear, tip relief, contact stress, dynamic strain, finite element method
Subjects: T Technology > TA Engineering (General). Civil engineering (General) > TA1637 Image processing--Digital techniques
T Technology > TA Engineering (General). Civil engineering (General) > TA347 Finite Element Method
T Technology > TA Engineering (General). Civil engineering (General) > TA645 Structural analysis (Engineering)
T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ230 Machine design
Divisions: Faculty of Industrial Technology > Mechanical Engineering > (S1) Undergraduate Theses
Depositing User: Bagus Widoto Aji
Date Deposited: 10 Oct 2017 08:08
Last Modified: 08 Mar 2019 06:23
URI: http://repository.its.ac.id/id/eprint/45044

Actions (login required)

View Item View Item