Roda gigi adalah komponen yang berbentuk bulat dan mempunyai gigi-gigi yang digunakan untuk mentransmisikan gerak putar dan meneruskan daya dari suatu poros ke poros yang lain.

1. Dili Institute of Technology | Natalino Fonseca (2020)
Roda Gigi dan Proses Perancangan
Roda gigi adalah komponen yang berbentuk bulat dan mempunyai gigi-gigi yang
digunakan untuk mentransmisikan gerak putar dan meneruskan daya dari suatu poros ke poros
yang lain. Roda gigi secara umum dapat dibagi menjadi beberapa jenis yaitu roda gigi lurus, roda
gigi miring, roda gigi kerucut dan roda gigi cacing. Ini terlihat pada Gambar 1 (Robert L. Mott,
2013).
Gambar 1 Jenis – jenis roda gigi (Robert L. Mott, 2013).
a. Roda gigi helix (helical gear).
Pada roda gigi ini arah pemotongan gigi-giginya tidak lurus tetapi sedikit membentuk sudut
disepanjang badan gigi. Apabila dilihat, arah alur giginya terlihat membengkok.
b. Roda gigi payung (straight bevel gear).
Arah pemotongan gigi-giginya pada roda gigi ini adalah pada bagian sisi konis. Permukaan
yang konis ini dibentuk gigi-gigi yang arahnya lurus dan searah dengan poros roda gigi.
c. Roda gigi spiral (spiral gear).
Arah gigi-gigi pada roda gigi spiral adalah membentuk suatu kurva. Untuk pemotongan
giginya juga pada sisi yang konis.

2. Dili Institute of Technology | Natalino Fonseca (2020)
d. Roda gigi cacing (worm gear).
Roda gigi ini biasanya merupakan satu pasangan, terdiri dari batang berulir cacing dan roda
gigi cacing. Batang ulir cacing bentuk giginya seperti ulir sedangkan pada roda gigi
cacingnya bentuk giginya hampir sama dengan roda gigi helix akan tetapi permukaan
giginya membentuk lengkungan kedalam.
e. Roda gigi dalam (internal gear).
Arah pemotongan gigi-giginya pada roda gigi ini adalah pada bagian dalam dari permukaan
ring/lubang. Biasanya bentuk giginya adalah lurus seperti roda gigi lurus (spur gear).
f. Roda gigi lurus (spur gear).
Arah pemotongan gigi-gigi pada jenis roda gigi ini adalah searah dengan porosnya. Selain
roda gigi lurus ada pula jenis gigi lurus yang lain yaitu pada batang segi empat memanjang.
Permukaan memanjang inilah yang nantinya dibuat gigi-gigi. Arah pemotongan gigi-giginya
dilakukan bisa tegak lurus dan juga bisa membentuk sudut terhadap batang gigi (badan gigi)
(Robert L. Mott, 2013).
1 Nomenklatur roda gigi spur.
Geometri pada roda gigi dapat dilihat pada Gambar 2.
Gambar 2 Geometri pada roda gig (G. Richard Budynas J. Keith Nisbett, 2012).

3. Dili Institute of Technology | Natalino Fonseca (2020)
Keterangan pada Gambar 2 diatas, dijelaskan dibawah ini :
a. Diametral pitch (P) adalah banyaknya gigi untuk tiap inchi dari diameter lingkaran pitch.
Diametral pitch ini hanya merupakan harga secara hipotesis saja yang harganya tidak bisa
diukur akan tetapi pengertiannya sangat penting untuk mempertimbangkan proporsi jumlah
gigi.
b. Modul (m) adalah panjang dari diameter lingkaran pitch untuk tiap gigi. Satuan untuk modul
adalah milimeter.
c. Circular Pitch (p) adalah jarak yang diukur pada lingkaran pitch dari salah satu sisi gigi ke
sisi yang sama terhadap gigi yang berikutnya.
d. Addendum (a) adalah jarak radial dari lingkaran pitch sampai pada ujung puncak gigi.
e. Clearance (c) adalah jarak radial dari ujung puncak sebuah gigi yang satu ke bagian dasar
gigi yang lain untuk suatu pasangan roda gigi.
f. Deddendum (b) adalah jarak radial dari lingkaran pitch sampai pada dasar gigi.
g. Addendum = Dedendum + Clearance.
h. Diameter flank (blank diameter) adalah jarak yang panjangnya sama dengan diameter
lingkaran pitch ditambah dengan dua addendum.
i. Ketebalan gigi adalah jarak tebal gigi yang diukur pada lingkaran pitch dari satu sisi ke sisi
yang lain pada gigi yang sama.
j. Untuk sudut tekan (pressure angle) biasanya dibuat sama dengan 20° dan 14½°.
k. Tinggi gigi atau kedalaman gigi (teeth depth) umumnya dibuat 2.25 kali modul untuk roda
gigi dengan sudut tekan 20°. Sedangkan untuk roda gigi dengan sudut tekan 14½° kedalaman
giginya dibuat sama dengan 2.157 modul (m).
Untuk membuat roda gigi spur maka diperlukan rumus dasar roda gigi spur yang dapat
dilihat pada Tabel 1.

4. Dili Institute of Technology | Natalino Fonseca (2020)
Tabel 1 Rumus dasar roda gigi lurus (Joseph E. Sighley, 1996).
Quantity desired Formula Equation number
Diameter pitch (Pd) Pd = (33.1)
Module (m) m = (33.2)
Circular pitch (p) P = (33.3)
Pitch diameter, (d) or (D) d = (33.4)
2. Standar ukuran toleransi untuk roda gigi spur.
Berdasarkan standar AGMA 2000-A88 “Gear Classification and Inspection Handbook”,
bahwa ukuran toleransi pada kelongaran tooth thicknes akibat beban impak untuk Modul 1,0
sampai 3,0 dimana dapat diberikan di e25 DIN 3967, yaitu nilai toleransi tertinggi 0,022 mm dan
terendah 0,020 mm dapat ditunjukkan pada Tabel 2. Sedangkan untuk roda gigi spur yang
diameter luar 50 mm sampai 100 mm dengan modul 1,6 sampai 3 dapat diberikan pada e25 DIN
58405 yaitu nilai kelongaran kontak tertinggi 0,063 mm dan terendah 0,022 mm dapat
ditunjukkan pada Tabel 3 dan Tabel 4.
Tabel 2 Standar ukuran toleransi kelongaran untuk beban kejut berdasarkan e25 DIN 3967.
Reference diameter Upper tooth thickness allowance Tooth thickness allowance
From To Asne Tsn
- 10 -0,022mm 0,020mm
10 50 -0,030mm 0,030mm
50 125 -0,040mm 0,040mm
125 280 -0,056mm 0,050mm

5. Dili Institute of Technology | Natalino Fonseca (2020)
Tabel 3 Standar ukuran toleransi kelongaran untuk beban kontak untuk diameter luar roda gigi
50 mm - 100 mm berdasarkan e25 DIN 58405.
Reference
diameter
d (mm)
Normal module
mn
Upper tooth
thickness
allowance
Asne
Tooth thicknes
allowance
Tsn
From 3 to 6
Since 0,16 to 0,25 0,028 0,011
Since 0,25 to 0,6 0,030 0,012
Since 0,6 to 1,6 0,035 0,014
>6 to 12
Since 0,16 to 0,25 0,030 0,012
Since 0,25 to 0,6 0,035 0,014
Since 0,6 to 1,6 0,040 0,016
>12 to 25
Since 0,16 to 0,25 0,035 0,014
Since 0,25 to 0,6 0,040 0,016
Since 0,6 to 1,6 0,045 0,018
Since 1,6 to 3 0,050 0,020
Tabel 4 Standar ukuran toleransi kelongaran untuk beban kontak untuk diameter luar roda gigi
50 mm - 100 mm berdasarkan e25 DIN 58405. (Lanjutan)
>25 to 50
Since 0,16 to 0,25 0,040 0,016
Since 0,25 to 0,6 0,045 0,018
Since 0,6 to 1,6 0,050 0,020
Since 1,6 to 3 0,055 0,022
>50 to 100
Since 0,16 to 0,25 0,045 0,012
Since 0,25 to 0,6 0,050 0,018
Since 0,6 to 1,6 0,055 0,020
Since 1,6 to 3 0,063 0,022
>100 to 200
Since 0,6 to 1,6 0,063 0,024
Since 1,6 to 3 0,070 0,029
>200 to 400
Since 0,6 to 1,6 0,070 0,029
Since 1,6 to 3 0,080 0,032

6. Dili Institute of Technology | Natalino Fonseca (2020)
Standar nilai untuk perubahan dimensi antara jarak titik pusat dari roda gigi pengerak dan
roda gigi yang digerak maka perubahan toleransi pada jarak titik pusat tertinggi 0,050 mm tetapi
ini hanya berlaku untuk roda gigi yang sudut kontaknya 200
. Sedangkan untuk pengaruh kontak
yang disebabkan perubahan toleransi yaitu standar nilainya maksimal 0,036 dapat ditunjukkan
pada Tabel 5 dan Tabel 6.
Tabel 2.5 Standar untuk nilai toleransi antara jarak lingkaran kontak antara roda gigi pengerak
dan roda gigi yang digerak.
Spur Gear Parallel Helical Gear Crossed Axis Helical Gear
Deviation
from
center
distance
As
Change
in
backlash
∆Ja
Deviation
from centre
distance
As
Change
in
backlash
∆Ja
Deviation
from centre
distance
As
Change in
backlash
∆Ja
0,001 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001
0,010 0,007 0,010 0,008 0,010 0,010
0,015 0,011 0,015 0,011 0,015 0,015
0,020 0,015 0,020 0,015 0,020 0,021
0,025 0,018 0,025 0,019 0,025 0,026
0,030 0,022 0,030 0,023 0,030 0,031
Tabel 6 Standar untuk nilai toleransi antara jarak lingkaran kontak antara roda gigi pengerak dan
roda gigi yang digerak. (Kelanjutan)
0,035 0,025 0,035 0,026 0,035 0,036
0,040 0,029 0,040 0,030 0,040 0,041
0,045 0,033 0,045 0,034 0,045 0,046
0,050 0,036 0,050 0,038 0,050 0,051
3 Seri – seri modul standar (JIS B 1701 – 1973).
Harga modul berdasarkan standar JIS B 1701 – 1973, bahwa ada beberapa tingkat seri
yaitu seri 1, seri 2 dan seri 3 seperti ditunjukkan pada Tabel 7 dan Tabel 8. Dalam aturan
pemilihan seri yaitu utamakan seri ke – 1; jika dengan keterpaksaan maka bisa memilih seri ke -
2 dan seri ke – 3 (Sularso, 1980).

7. Dili Institute of Technology | Natalino Fonseca (2020)
Tabel 7 Harga modul standar JIS B 1701 – 1973 (Sularso, 1980).
Seri
ke - 1
Seri
ke - 2
Seri
ke - 3
Seri
ke - 1
Seri
ke - 2
Seri
ke - 3
0,1
3,5
0,15 4 3,75
0,2
4,5
0,25 5
0,3
5,5
0,35 6
6,5
0,4
7
0,45 8
0,5
9
0,55 10
0,6
11
0,65
0,7 12
0,75 14
0,8
16
0,9 18
1 20
1,25 22
1,5
25
1,75 28
2 32
Tabel 8 Harga modul standar JIS B 1701 – 1973 (Sularso, 1980). (Kelanjutan)
2,25 36
2,5
40
2,75 45
3
50
3,25
4 Tahap-tahap dalam perancangan roda gigi.
Proses perancangan pembuatan roda gigi dimulai dari penentuan kebutuhan dan keputusan
untuk berbuat sesuatu tentang hal tersebut. Melalui beberapa tahapan perancangan dan iterasi
maka proses berakhir dengan penyajian hasil rancangan untuk memenuhi kebutuhan tersebut.

8. Dili Institute of Technology | Natalino Fonseca (2020)
Metode perancangan secara ideal dalam bidang teknik termasuk perancangan roda gigi dapat
dilihat pada Gambar 3. (G. Richard Budynas J. Keith Nisbett, 2012).
Gambar 3 Tahapan perancangan (G. Richard Budynas J. Keith Nisbett, 2012).
a. Awal dari proses perancangan.
Berupa pengenalan kebutuhan, dimana seorang perancang harus bisa mendefinisikan
kebutuhan tersebut. Roda gigi secara umum dipakai untuk mentransmisikan daya dari mesin
pengerak, sehingga secara umum dalam perancangan roda gigi definisi kebutuhan adalah
berupa keberadaan sistem transmisi roda gigi yang dapat bekerja sesuai dengan yang
diinginkan oleh perancang atau pengguna. Untuk mendefinisikan kebutuhan tersebut,
umumnya sudah ada data awal yang berfungsi sebagai data masukan untuk proses
perancangan. Data itu dapat berupa besar daya yang ditransmisikan dari mesin penggerak,
putaran mesin pengerak ataupun dimensi ruangan yang tersedia untuk penempatan transmisi
tersebut.
b. Perumusan masalah.
Harus mencakup seluruh rincian spesifikasi tentang sesuatu yang akan direncanakan.
Perincian tersebut mencakup sejumlah data masukan dan keluaran dari proses perancangan
dan semua batasan-batasan atas besaran yang berkaitan dengan hal tersebut. Spesifikasi

9. Dili Institute of Technology | Natalino Fonseca (2020)
dapat berupa jenis roda gigi, dimensi roda gigi, taksiran umur, batas temperatur operasi,
keandalan, kecepatan/putaran, kapasitas (kemampuan mentransmisikan daya), material roda
gigi, pelumas yang kan dipakai, dimensi ruang dan lain-lain. Perancang harus dapat
merumuskan dengan jelas spesifikasi yang akan direncanakan.
Dalam merumuskan spesifikasi yang direncanakan seorang perancang harus memperhatikan
batasan-batasan atau kendala yang ada pada proses perancangan. Batasan dalam
perancangan roda gigi dapat berupa dimensi ruang yang tersedia untuk penempatan
transmisi, material roda gigi yang tersedia, proses atau fasilitas manufaktur roda gigi yang
tersedia, stadarisasi permesinan dipasaran maupun besar biaya yang tersedia. Dengan adanya
perumusan spesifikasi yang diinginkan dan keberadaan batasan-batasan dalam proses
perancangan maka akan menghasilkan beberapa solusi. Dalam perancangan roda gigi, solusi
yang diperoleh umumnya berupa sistem transmisi roda gigi yang berisikan jenis roda gigi,
dimensi roda gigi, material roda gigi, data operasional, pelumas dan lain-lain.
c. Tahap sintesa.
Merupakan solusi optimum dari sistem transmisi yang berasal dari solusi-solusi yang
didapatkan dari tahap sebelumnya. Penilaian atau evaluasi atas solusi ini dilakukan dengan
proses analisis dan optimasi. Analisis dan optimasi dilakukan untuk menguji solusi yang
didapat dari proses sintesa apakah solusi tersebut berdaya guna dengan baik sesuai
spesifikasi yang direncanakan. Jika solusi yang didapat sesuai dengan spesifikasi yang
diinginkan maka proses selanjutnya adalah evaluasi hasil rancangan. Tetapi jika tidak sesuai
dengan harapan atau tidak sesuai spesifikasi yang direncanakan maka solusi ini gagal dan
harus kembali ke tahap perancangan sebelumnya.
d. Proses kembali ke tahap sebelumnya.
Dapat berupa tahap sintesa, yaitu mencoba dengan solusi yang lain kemudian diuji dengan
proses analisis dan optimasi. Dapat juga tahap sebelumnya adalah tahap perumusan masalah
dengan cara merubah spesifikasi yang diinginkan, sehingga akan mendapatkan solusi-solusi
baru. Tetapi jika proses tersebut masih gagal maka kembali ke proses awal perancangan
dengan kemungkinan perlu merubah definisi kebutuhan.

10. Dili Institute of Technology | Natalino Fonseca (2020)
e. Tahap evaluasi.
Dilakukan untuk solusi yang lolos dari proses iterasi. Jika tahap sebelumnya proses
perancangan lebih banyak dilakukan diatas kertas, tetapi evaluasi biasanya dilakukan berupa
proses pengujian hasil perancangan (kaji eksperimental), sehinga umumnya diperlukan
pembuatan suatu prototip. Jika dalam pengujian ternyata gagal maka proses perancangan
kembali ke tahap sebelumnya. Jenis kegagalan saat pengujian akan menunjukkan ke tahap
mana proses perancangan akan kembali.
Tahap evaluasi umumnya membutuhkan biaya yang besar, karena dilakukannya proses
pengujian. Untuk memperkecil kegagalan saat tahap evaluasi maka sebaiknya dalam proses
perancangan lebih banyak mengacu pada data-data hasil pengujian yang cukup lengkap akan
sangat membantu dalam usaha memperkecil kegagalan dalam tahap evaluasi.
f. Tahap penyajian.
Merupakan tahap akhir dari proses perancangan. Tahap penyajian dapat berupa data lisan,
data tertulis atau data grafis (gambar). Seorang perancang yang baik akan dapat
menyampaikan hasil rancangan yang komunikatif sesuai dengan keperluan. Metode
penyajian yang baik akan sangat membantu perancang untuk menjelaskan dan meyakinkan
penguna hasil rancangan (G. Richard Budynas J. Keith Nisbett, 2012).
5. Faktor keamanan.
Faktor keamanan (safety factor) adalah faktor yang dipakai untuk mengevaluasi keamanan
dari suatu obyek. Faktor keamanan secara kuantitatif adalah perbandingan harga parameter
spesifikasi obyek yang dirancang dibagi dengan parameter spesifikasi obyek pada kondisi kritis.
Parameter tersebut merupakan besaran yang secara langsung menyatakan tingkat keamanan
obyek, sehinga dalam perancangan harga faktor keamanan berharga lebih dari satu. Kondisi
kritis pada obyek adalah kondisi yang menyatakan batas dari obyek tersebut antara aman dan
tidak aman dan sering disebut dengan margin of safety. Faktor keamanan yang lebih besar dari
satu dapat dipastikan bahwa secara ideal obyek tersebut dalam penggunaanya selalu dalam
kondisi aman. Dalam konteks yang lain kadang-kadang istilah faktor perancangan (design factor)
lebih disukai daripada dengan memakai istilah faktor keamanan (G. Richard Budynas J. Keith
Nisbett, 2012).

11. Dili Institute of Technology | Natalino Fonseca (2020)
6. Kode dan standar.
Standar adalah beberapa spesifikasi dari bagian, material dan proses yang dimaksudkan
untuk mencapai keseragaman, efisiensi dan kualitas obyek. Standar diperlukan agar terdapat
kesesuaian antara pihak pengguna dan pembuat obyek tersebut.
Kode adalah hasil penandaan dari beberapa hal seperti spesifikasi, desain, pembuatan dan
pembangunan suatu obyek. Tujuan diberi kode adalah untuk menyatakan tingkat kemanan,
efisiensi, performasi (unjuk kerja) dan kualitas. Ada beberapa organisasi yang memberikan
standar dan kode (G. Richard Budynas J. Keith Nisbett, 2012).
Berikut contoh standar dan kode :
a) American Gear Manufacturing Association (AGMA)
b) American Society of Mechanical Engineering (ASME)
c) American Society of Testing Method (ASTM)
d) British Standards Institution (BSI)
e) International Standards Organization (ISO)
f) Japanese Industrial Standards (JIS)
a) American Gear Manufacturing Association (AGMA).
AGMA (American Gear Manufacturing Association) adalah organisasi yang
mengembangkan dan menerbitkan standar-standar, termasuk standar pembuatan roda gigi.
Kantor pusat AGMA berada di Alexandria Amerika Serikat. Standar AGMA digunakan lebih
dari 30 negara ( 450 perusahaan).
AGMA juga berfungsi sebagai administrator untuk TAG AS (Amerika Serikat Technical
Advisory Group) ke ISO/TC 14 dan 60 (Organisasi Internasional untuk Standardisasi
Komite/Teknis). Menurut AGMA Standar kekerasan permukaan roda gigi adalah sekitar 50 - 60
HRC.
b) American Society of Testing Method (ASTM).
ASTM Internasional merupakan organisasi internasional yang mengembangkan standar -
standar seperti pada material, produk, sistem dan jasa. ASTM Internasional berpusat di Amerika
Serikat dan dibentuk pertama kali pada tahun 1898 oleh sekelompok insiyur dan ilmuwan untuk
megatasi bahan baku besi pada spesimen roda gigi yang selalu bermasalah. Sekarang ASTM

12. Dili Institute of Technology | Natalino Fonseca (2020)
memiliki 12.000 buah standar dan standar ASTM banyak digunakan di negara-negara maju
maupun berkembang sebagai acuan dalam penelitian akademisi maupun industri.
7 Pembuatan roda gigi menggunakan mesin milling.
Roda gigi spur, roda gigi helical dan roda gigi cacing dapat dibuat menggunakan mesin
milling, dimana cutter yang dipakai harus sesuai dengan ukuran profil gigi yang akan dibuat.
Mesin milling memerlukan pisau potong khusus untuk membuat roda gigi dengan jumlah gigi
sesuai dengan permintaan. Tingkat produksi menggunakan mesin milling lebih rendah dari pada
mengunakan mesin hobbing, namun menggunakan mesin milling memiliki keuntungan yaitu
tanpa memerlukan alat khusus untuk memotong pada saat memproduksi roda gigi dengan jumlah
yang terbatas. Mesin milling konvensional dilengkapi dengan kepala membagi yang berfungsi
untuk membuat roda gigi. Selain ukuran lubang cutter yang cocok untuk diametral pitch, ada
delapan urutan angka spesifikasi pisau potong (cutter). Setiap nomor cutter yang spesifik adalah
khusus untuk berbagai jumlah gigi sesuai dengan urutan nomornya (Davis, 2005). Contoh
gambar pisau potong dapat dilihat pada Ganbar 2.4.
Gambar 4 Pisau potong untuk mesin milling (Davis, 2005).
8 Pembuatan roda gigi menggunakan mesin Hobbing.
Proses hobbing adalah suatu proses pemotongan pada pembuatan roda gigi dan rack
dengan menggunakan alat potong (cutter) yang berbentuk seperti cacing. Sumbu hob-nya harus
diputar sejauh sudut penuntun untuk memotong gigi dalam pembuatan roda gigi lurus. Gigi yang

13. Dili Institute of Technology | Natalino Fonseca (2020)
dibentuk oleh hob mempunyai sedikit perbedaan bentuk jika dibandingkan dengan hasil
pemotongan pada pembuatan rack. Hob dan benda kerja harus berputar sesuai dengan
perbandingan kecepatan sudut yang tepat. Secara bertahap Hob berputar dan bergerak mendekati
benda kerja sampai semua gigi selesai terpotong (Davis, 2005). Proses hobbing dapat dilihat
pada Gambar 5.
Gambar 5 Proses pembuatan roda gigi (Davis, 2005).
Tabel 9 Data – Data Penting yang Perlu dipersiapkan untuk proses Pembuatan roda gigi
(Dimitriou & Antoniadis, 2009).
Input Data
Hob Geometry Workgear Geometry Cutting Conditions
m : Module (mm) m : Module (mm) fa : axial feed [mm/wrev]
ni : number of columns Z2 : number of teeth t : depth of cut [mm]
Z1 : number of hub origins ha : helix angel [deg] V : cutting speed [m/min]
dh : outside diameter [mm] dg : outside diameter
[mm]

14. Dili Institute of Technology | Natalino Fonseca (2020)
Pada umumnya proses gerakan pahat pada roda gigi hobbing adalah :
a). Gerak rotasi dari gear blank,
b) Gerak rotasi dari cutter hobbing,
c) Gerak vertikal dari cutter hobbing.
Gambar 6 Pergerakan cutter pada pembuatan roda gigi (Dimitriou & Antoniadis, 2009).