Bagaimana cara menghitung rasio gigi?

Bagi jumlah gigi gir yang digerakkan dengan jumlah gigi gir penggerak. 41 digerakkan oleh 12 adalah 3,417, artinya poros keluaran berputar satu kali untuk setiap 3,417 putaran masukannya. Kalikan angka itu dengan rasio gardan dan Anda mendapat rasio keseluruhan, dan dari situlah kecepatan jalan dihitung — 3,417 × 3,55 = 12,129 untuk mobil yang sama.

Apa bedanya rasio gigi dan rasio gardan?

Rasio gigi adalah pasangan gir di dalam kotak transmisi; rasio gardan, yang di kalkulator ini muncul sebagai rasio gir akhir, adalah pasangan gir di dalam diferensial. Keduanya dikalikan: rasio keseluruhan 12,129 bisa berasal dari rasio transmisi 3,417 dengan gardan 3,55, atau sama saja dari rasio transmisi 2,34 dengan gardan 5,18. Hanya hasil kalinya yang menentukan seberapa cepat mobil melaju pada putaran mesin tertentu, dan itulah sebabnya keduanya perlu dilihat, bukan angka transmisinya saja.

Kenapa rasio gigi yang besar berarti mobil yang lambat?

Karena rasio di atas 1 adalah reduksi: gir yang digerakkan lebih besar daripada gir penggerak, jadi keluarannya berputar lebih lambat daripada masukannya dan torsinya dilipatgandakan. Gigi satu dengan rasio keseluruhan 12,129 membawa mesin 3.000 rpm ke 19,1 mph atau 30,8 km/h. Rasio pada satu gigi dan kecepatan jalan bergerak ke arah yang berlawanan, jadi rasio yang angkanya besar selalu milik gigi yang lambat dan kuat, dan rasio yang kecil milik gigi yang cepat dan lemah.

Diameter ban mana yang harus saya masukkan?

Diameter keseluruhan roda — pelek ditambah dua kali tinggi dinding samping — bukan diameter pelek yang tertulis di ban. Ban 205/55R16 punya pelek 16 inci tetapi diameter keseluruhannya 24,9 inci. Ukur langsung di mobil kalau bisa daripada mempercayai ukuran nominalnya, dan ingat bahwa ban yang tertekan beban menggelinding pada jari-jari yang sedikit lebih kecil daripada diameter terukurnya, sehingga kecepatan sebenarnya sedikit di bawah angka halaman ini.

Apakah rasio yang lebih rendah membuat mobil lebih cepat?

Rasio yang lebih pendek, artinya angkanya lebih besar, membuat mobil lebih cepat berakselerasi dan lebih lambat di ujung atas, dan kedua efek itu datang dari perubahan yang sama: torsi dikalikan lebih besar, jadi mobil menarik lebih kuat keluar dari tikungan tetapi kehabisan rpm lebih cepat dan mencapai kecepatan puncak yang lebih rendah. Rasio yang lebih tinggi melakukan kebalikannya. Tidak ada satu rasio yang lebih baik di kedua arah, dan itulah sebabnya sebuah transmisi punya beberapa rasio, bukan satu.

Kalkulator Rasio Gigi

Hasil

3,417

Rasio gigi

Rasio keseluruhan: 12,129
Kecepatan (mph): 19,1 mph
Kecepatan dalam km/h: 30,8 km/h
Putaran roda (RPM): 247 rpm

Masukkan dua jumlah gigi, rasio gardan, dan diameter ban, dan kalkulator rasio gigi ini mengembalikan rasio gigi, rasio keseluruhan, dan kecepatan jalan yang benar-benar ditempuh mobil pada putaran mesin itu. Rasio gigi sendiri hanya satu pembagian — jumlah gigi gir yang digerakkan dibagi jumlah gigi gir penggerak — dan jarang menjadi jawaban utuh, karena angka yang menentukan kecepatan jalan adalah rasio itu dikalikan rasio gir akhir. 41 gigi yang digerakkan oleh 12 gigi adalah 3,417; kalikan dengan rasio gardan 3,55 dan rasio keseluruhannya menjadi 12,129, artinya poros engkol berputar 12 kali untuk setiap satu putaran roda. Itulah sebabnya gigi satu yang di atas kertas terlihat besar hanya membawa mobil ke 19,1 mph pada 3.000 rpm, bukan 40 atau 50 seperti dugaan pengemudi. Di jalan Indonesia angka yang Anda lihat di spidometer adalah km/h, dan 19,1 mph itu hanya 30,8 km/h — kecepatan menyusur parkiran, bukan kecepatan jalan. Rasio di atas 1 memperlambat keluaran dan melipatgandakan torsi; rasio di bawah 1, yaitu overdrive, melakukan sebaliknya dan membiarkan mesin berputar santai di kecepatan tol. Diameter ban adalah masukan, bukan catatan kaki, karena rasio keseluruhan yang sama menempuh jarak lebih jauh tiap putaran pada roda yang lebih tinggi. Perlu diingat juga bahwa yang dihitung di sini adalah gigi transmisi dan gir akhir sekaligus — dua reduksi yang dikalikan, bukan salah satunya saja.

Tabel rasio gardan

Rasio gardan	Putaran mesin pada 60 mph	mph per 1.000 rpm
2.73	2118	28.3
3.08	2389	25.1
3.23	2506	23.9
3.42	2653	22.6
3.55	2754	21.8
3.73	2893	20.7
4.1	3180	18.9
4.56	3537	17
4.88	3785	15.9

Setiap baris dihitung untuk mobil yang sama: transmisi pada gigi 1:1, jadi tidak ada reduksi transmisi yang ikut dihitung, dengan ban 26 inci. Baca kolom tengah untuk melihat pengaruh penggantian gardan pada putaran jelajah — dari 3,55 ke 4,10 menaikkan putaran mesin pada 60 mph sekitar 15%. Perlu diingat kolom itu memakai 60 mph, yaitu sekitar 96,6 km/h, bukan kecepatan yang biasa Anda pakai di jalan tol dalam negeri; kalau Anda ingin angka pada 100 km/h, kalikan hasilnya dengan 100 ÷ 96,6. Kolom terakhir menunjukkan berapa kecepatan yang dibeli oleh 1.000 rpm, dan itu cara tercepat membandingkan dua kandidat gardan.

Rumus

rasio gigi = gigi digerakkan ÷ gigi penggerak; rasio keseluruhan = rasio gigi × rasio gardan

gigi penggerak: Jumlah gigi gir penggerak — sisi masuk
gigi digerakkan: Jumlah gigi gir yang digerakkan — sisi keluar
rasio gir akhir: Rasio gir akhir (rasio gardan), misalnya 3,55
diameter ban: Diameter ban keseluruhan, dalam inci
putaran mesin: Putaran mesin, dalam rpm

Pakai kalkulator ini ketika Anda punya dua gir dan ingin tahu rasionya, atau ketika Anda punya sebuah rasio dan ingin tahu apa pengaruhnya pada kecepatan jalan. Rumusnya juga bisa dijalankan mundur untuk menjawab pertanyaan lanjutannya: tentukan kecepatan yang Anda inginkan pada rpm tertentu, lalu cari rasio gardan yang membawa Anda ke sana. Kalau yang Anda butuhkan hanya rasio dari dua jumlah gigi, output pertama sudah jawaban utuhnya dan sisa halaman ini menjelaskan arti angka itu di jalan.

Contoh hitungan

Gigi satu: 12 gigi menggerakkan 41, dengan gardan 3,55
1. Rasio gigi: 41 ÷ 12 = 3,417, sebuah reduksi, karena gir yang digerakkan punya lebih banyak gigi
2. Rasio keseluruhan: 3,417 × 3,55 = 12,129
3. Putaran roda: 3.000 ÷ 12,129 = 247 rpm
4. Jarak tiap putaran roda: π × 26 in = 81,68 in
5. Dalam satuan metrik: ban 26 in berdiameter 660,4 mm atau 66,04 cm, dan keliling 81,68 in itu sama dengan 2.075 mm atau 2,075 m
6. Kecepatan jalan: 247 × 81,68 = 20.197 in/min = 19,1 mph
7. Kecepatan dalam km/h: 19,1 × 1,609344 = 30,8 km/h
19,1 mph pada 3.000 rpm. Ini gigi untuk start, bukan gigi untuk menjelajah, dan aritmetikanya layak dibaca dua kali: rasio keseluruhan 12 berarti mesin harus berputar dua belas kali untuk memindahkan mobil sejauh satu putaran roda. Angka 3,417 di lembar spesifikasi terdengar besar, dan rasio yang besar pada satu gigi selalu berarti mobil yang lambat, bukan mobil yang cepat — di jalan Indonesia kecepatan itu sekitar 31 km/h.
Gigi 1:1 dengan gardan 1:1
1. Rasio gigi: 20 ÷ 20 = 1,000, jadi keluaran berputar tepat secepat masukannya
2. Rasio keseluruhan: 1,000 × 1 = 1,000
3. Putaran roda: 3.000 ÷ 1 = 3.000 rpm — roda berputar secepat mesin
4. Dalam satuan metrik: ban 26 in berdiameter 660,4 mm, jadi tiap putaran roda menempuh 2.074,7 mm atau 2,075 m
5. Kecepatan jalan: 3.000 × π × 26 in = 245.044 in/min = 232 mph, yaitu sekitar 373 km/h
Tidak ada reduksi di mana pun di saluran tenaga, jadi satu-satunya yang menentukan kecepatan jalan adalah ban. 232 mph bukan mobil sungguhan — itu batas putaran mesin dikalikan keliling roda — dan itulah intinya: dengan kedua rasio sama dengan 1, tidak ada apa pun yang tersisa di perhitungan selain jarak menggelinding satu putaran ban. Angka ini juga menjelaskan kenapa gigi tertinggi yang ditandai 1:1 tidak membuat mesin dan roda berputar sama cepat di mobil sungguhan: rasio gardan hampir selalu di atas 1, dan reduksi itulah yang tersisa.
Overdrive: 34 gigi menggerakkan 29, dengan gardan 3,08
1. Rasio gigi: 29 ÷ 34 = 0,853 — di bawah 1, jadi keluaran berputar lebih cepat daripada masukan
2. Rasio keseluruhan: 0,853 × 3,08 = 2,627
3. Putaran roda: 2.200 ÷ 2,627 = 837 rpm
4. Kecepatan jalan: 837 × π × 30,5 in = 80.237 in/min = 76 mph
5. Dalam satuan metrik: ban 30,5 in berdiameter 774,7 mm atau 77,47 cm, dan 76,0 × 1,609344 = 122,3 km/h
Mobil yang sama, di gigi berbeda, pada putaran mesin lebih rendah dengan kecepatan jalan jauh lebih tinggi. Itulah yang dibeli oleh rasio di bawah 1: gir yang digerakkan lebih kecil daripada gir penggerak, jadi keluarannya berputar lebih cepat dan mesin bisa bersantai di 2.200 rpm sementara mobil melaju 76 mph atau 122 km/h. Ban 30,5 inci yang lebih tinggi mengambil kembali sebagian keuntungan itu, dan itulah sebabnya kedua masukan itu harus dibaca bersama.

Batasan

Kecepatan yang dihitung di sini mengasumsikan ban menggelinding tepat sebesar diameter geometrisnya, dan kenyataannya tidak. Ban yang menanggung beban tertekan ke jalan, sehingga jari-jari menggelindingnya 1–3% lebih kecil daripada setengah diameter nominalnya, dan kecepatan jalan yang sebenarnya lebih rendah daripada angka di halaman ini sekitar sebesar itu — makin cepat Anda melaju, makin terasa. Diameternya juga harus yang benar: ban 26 inci yang diukur di mobil biasanya 25,5, dan dua ban dengan ukuran nominal sama dari merek berbeda pun tidak identik. Slip torque converter pada transmisi otomatis menambah beberapa persen lagi pada kecepatan rendah, dan tidak ada perhitungan rasio gigi yang bisa melihatnya. Halaman ini tidak memodelkan akselerasi, tanjakan, atau apakah mesin sanggup benar-benar menarik rasio itu pada rpm tersebut — rasio yang benar secara aritmetika bisa tidak terpakai di tanjakan kalau mesinnya kecil. Kecepatan jalan pada rpm tertentu juga mengasumsikan kopling sudah terhubung penuh dan roda tidak selip.

Pertanyaan yang sering diajukan

Bagaimana cara menghitung rasio gigi?: Bagi jumlah gigi gir yang digerakkan dengan jumlah gigi gir penggerak. 41 digerakkan oleh 12 adalah 3,417, artinya poros keluaran berputar satu kali untuk setiap 3,417 putaran masukannya. Kalikan angka itu dengan rasio gardan dan Anda mendapat rasio keseluruhan, dan dari situlah kecepatan jalan dihitung — 3,417 × 3,55 = 12,129 untuk mobil yang sama.
Apa bedanya rasio gigi dan rasio gardan?: Rasio gigi adalah pasangan gir di dalam kotak transmisi; rasio gardan, yang di kalkulator ini muncul sebagai rasio gir akhir, adalah pasangan gir di dalam diferensial. Keduanya dikalikan: rasio keseluruhan 12,129 bisa berasal dari rasio transmisi 3,417 dengan gardan 3,55, atau sama saja dari rasio transmisi 2,34 dengan gardan 5,18. Hanya hasil kalinya yang menentukan seberapa cepat mobil melaju pada putaran mesin tertentu, dan itulah sebabnya keduanya perlu dilihat, bukan angka transmisinya saja.
Kenapa rasio gigi yang besar berarti mobil yang lambat?: Karena rasio di atas 1 adalah reduksi: gir yang digerakkan lebih besar daripada gir penggerak, jadi keluarannya berputar lebih lambat daripada masukannya dan torsinya dilipatgandakan. Gigi satu dengan rasio keseluruhan 12,129 membawa mesin 3.000 rpm ke 19,1 mph atau 30,8 km/h. Rasio pada satu gigi dan kecepatan jalan bergerak ke arah yang berlawanan, jadi rasio yang angkanya besar selalu milik gigi yang lambat dan kuat, dan rasio yang kecil milik gigi yang cepat dan lemah.
Diameter ban mana yang harus saya masukkan?: Diameter keseluruhan roda — pelek ditambah dua kali tinggi dinding samping — bukan diameter pelek yang tertulis di ban. Ban 205/55R16 punya pelek 16 inci tetapi diameter keseluruhannya 24,9 inci. Ukur langsung di mobil kalau bisa daripada mempercayai ukuran nominalnya, dan ingat bahwa ban yang tertekan beban menggelinding pada jari-jari yang sedikit lebih kecil daripada diameter terukurnya, sehingga kecepatan sebenarnya sedikit di bawah angka halaman ini.
Apakah rasio yang lebih rendah membuat mobil lebih cepat?: Rasio yang lebih pendek, artinya angkanya lebih besar, membuat mobil lebih cepat berakselerasi dan lebih lambat di ujung atas, dan kedua efek itu datang dari perubahan yang sama: torsi dikalikan lebih besar, jadi mobil menarik lebih kuat keluar dari tikungan tetapi kehabisan rpm lebih cepat dan mencapai kecepatan puncak yang lebih rendah. Rasio yang lebih tinggi melakukan kebalikannya. Tidak ada satu rasio yang lebih baik di kedua arah, dan itulah sebabnya sebuah transmisi punya beberapa rasio, bukan satu.

Referensi

Badan Standardisasi Nasional (BSN) — Standar dan Metrologi — Badan Standardisasi Nasional Republik Indonesia
NIST Guide to the SI, Special Publication 811 — US National Institute of Standards and Technology

Kalkulator terkait

Kalkulator Gir SpeedometerGigi gir speedometer untuk ukuran ban dan rasio gardan.Kalkulator Kapasitas MesinKapasitas mesin dari bore, langkah piston, dan silinder.Kalkulator Kecepatan, Jarak, dan WaktuCari kecepatan, jarak, atau waktu dari dua nilai lainnya.Kalkulator Konsumsi BBMmpg, L/100 km, dan km/L dari jarak tempuh dan isi BBM.