PERANCANGAN RANGKA SEPEDA MOTOR HONDA GRAND SPORT 1995

Transkripsi

1 PERANCANGAN RANGKA SEPEDA MOTOR HONDA GRAND SPORT 1995 TUGAS AKHIR Disusun Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Strata-1 (S1) Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri Disusun Oleh: NAMA : GESANG TRIAJI NIM : PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MERCU BUANA 2009

2 LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR PERANCANGAN RANGKA SEPEDA MOTOR HONDA GRAND SPORT 1995 Disusun Oleh : Nama : Gesang Triaji NIM : Tugas Akhir ini diajukan untuk memenuhi Persyaratan kurikulum sarjana strata satu (S-1) Fakultas Teknologi Industri Universitas Mercu buana Disetujui dan diterima oleh : Mengetahui Koordinator Tugas akhir Dosen Pembimbing Dr. Ir. Abdul Hamid, M.Eng Ir.Nanang Ruhyat. ST. MT ii

3 ABSTRAKSI Perkembangan industri sepeda motor di Tanah Air semakin pesat dan tampak bergairah, akan tetapi perkembangannya tidak tertuju kepada pengembangan teknologi melainkan pengekonomisan produk, hal ini membuat minimnya variasi sepeda motor yang ada. Melihat kenyataan tersebut, tugas akhir ini mencoba memberikan masukan, ide desain yang berbeda meliputi unsur rangka serta sistem suspensinya. Dilengkapi dengan penjelasan mengenai berbagai unsur-unsur geometri yang penting dalam merancang sebuah sepeda motor. Selain itu pula faktor keamanan sangatlah penting dalam memproduksi suatu produk, untuk itu penulis menggunakan bantuan sofware MSC/NASTRAN Dilanjutkan dengan perhitungan traksi dari sepeda motor dan uji jalan, dengan harapan sepeda motor hasil rancangan masih dalam kategori aman untuk dipergunakan. Kemudian didapat hasil perancangan sepeda motor ini masih dalam keadaan aman secara statik, secara perhitungan traksi dan cukup baik saat uji jalan, akan tetapi sistem suspensinya masih kurang memuaskan. Kata Kunci : iii

4 ABSTRACT Industrial growth of motorcycle in Indonesia become so fast progressively and more enthusiastic, however it growth is not gone to technological development but to product economize, this makes less variation of the existing motorcycle. Seeing the fact, this final assignment try to give input, different idea of design covering chassis element and also suspension system. Provided with the clarification about various important elements geometry in designing a motorcycle. Also safety factor is very important in producing a product, because of it the writer use aid software MSC/NASTRAN Continued with calculation of traction from motorcycle and road test, hoping that the motorcycle still in the safe mode to used. The result this motorcycle still in the safe mode in static analysis, traction calculation, and road test but the suspension system didn t work properly. iv

5 DAFTAR ISI Halaman LEMBAR PERNYATAAN... LEMBAR PENGESAHAN... ABSTRAKSI... ABSTRACT... KATA PENGANTAR... DAFTAR ISI... DAFTAR GAMBAR... DAFTAR TABEL... i ii iii iv v viii xi xiii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah Maksud dan Tujuan Pembatasan Masalah Sistem Penulisan... 2 BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Tipe Sepeda Motor Sport Cruiser Scooter Offroad Underbone Tipe Rangka (Frame) Sepeda Motor Double Cradle / Deltabox Backbone viii

6 2.2.3 Monocoque Tipe Suspensi Pada Sepeda Motor Tipe Suspensi Depan Teleskopik Tipe Suspensi Depan Hub Center Tipe Suspensi Depan Double Link Tipe Suspensi Depan Telelever Tipe Suspensi Belakang Double Shock Tipe Suspensi Belakang Monoshock BAB III GEOMETRI SEPEDA MOTOR 3.1 Wheelbase Rake and Trail Rake Trail Center of Grafity Geometri Swing Arm Belakang BAB IV PERANCANGAN SEPEDA MOTOR 4.1 Spesifikasi Desain Desain Geometri Sepeda Motor Desain Rangka Utama Desain Sistem Suspensi ix

7 Sistem Suspensi Depan Sistem Suspensi Belakang BAB V HASIL ANALISIS PERANCANGAN DAN PENGUJIANNYA 5.1 Analisis Statik Pada Struktur Rangka Sepeda Motor Identifikasi Struktur Pemodelan Struktur Rangka Sepeda Motor Penentuan Titik Koordinat (Nodal) Pemilihan Sifat Fisik Material Penentuan Jenis Elemen Pembuatan Elemen Pembebanan (Load) Tumpuan (Constraint) Analisis Statik Struktur Rangka Sepeda Motor Defleksi yang Terjadi Tegangan yang Terjadi Perhitungan Traksi Uji Jalan Uji Kecepatan dengan Uji Pengereman Uji Percepatan BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN 6.1 Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN x

8 DAFTAR TABEL Tabel Halaman 2.1 Kelebihan dan Kekurangan Mekanisme Monoshock dengan Link Kelebihan dan Kekurangan Mekanisme Monoshock dengan Konstruksi Lengan Ayun Cantilever Data Jarak Wheelbase Pada Beberapa Jenis Sepeda Motor Pengaruh CoG Pada Saat Akselerasi dan Deselerasi Spesifikasi Standard Sepeda Motor Honda Grand Keuntungan Frame Tubular Steel Pipe Koordinat Tiap Nodal Rangka Sepeda Motor Sifat Fisik Material Hasil Uji Kecepatan dengan Uji Pengereman xiii

9 DAFTAR GAMBAR Gambar Halaman 2.1 Sepeda Motor Tipe Sport Sepeda Motor Tipe Naked Sport Sepeda Motor Tipe Cruiser Sepeda Motor Tipe Scooter Sepeda Motor Tipe Offroad Sepeda Motor Tipe Underbone Tipe Rangka Deltabox dengan Pipa Bulat Tipe Rangka Backbone Tipe Rangka Monocoque Suspensi Depan Tipe Teleskopik Suspensi Depan Tipe Hub Center Suspensi Depan Tipe Telelever Suspensi Belakang Tipe Double Shock Suspensi Belakang Tipe Monoshock Desain Link-link Pada Suspensi Belakang Monoshock Suspensi Belakang Tipe Cantilever Suspensi Belakang Tipe Hubungan Langsung Jarak Wheelbase Pada Sebuah Sepeda Motor Rake and Trail Macam Trail Letak CoG (Center of Grafity) CoG (Center of Grafity) Saat Akselerasi CoG (Center of Grafity) Saat Deselerasi xi

10 3.7 Swing Arm Belakang Perancangan Geometri Swing Arm Sepeda Motor Honda Styling Awal Rancangan Sepeda Motor Styling Kedua Rancangan Sepeda Motor Lateral Displacement Pada Suspensi Teleskopik Rangka Seluruh Desain Sepeda Motor Hasil Perancangan Gambar Sepeda Motor dan Rangkanya Bentuk Elemen Material Pipa Pembebanan Gravitasi Pemodelan Rangka Secara Keseluruhan Defleksi yang Terjadi Tegangan Tarik Pada Rangka Sepeda Motor Perhitungan Traksi Grafik Uji Kecepatan dengan Uji Pengereman xii

11 Bab I Pendahuluan BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah Seiring dengan perkembangan zaman, kebutuhan akan teknologi semakin meningkat. Teknologi kini tidak hanya konsumsi individu yang modern akan tetapi adalah bagian dari kehidupan manusia sehari-hari yang akan selalu dibutuhkan dan akan terus mengalami perkembangan sesuai dengan kebutuhan yang diinginkan manusia itu sendiri. Sejak diproduksinya sebuah sepeda motor baik oleh produsen di Eropa maupun di Asia, tampaknya kemajuan teknologi di bidang transportasi khususnya roda dua mulai berkembang. Industri sepeda motor di Indonesia adalah salah satu industri sepeda motor yang terbesar dibanding industri lainnya. Berdasarkan data yang dikeluarkan oleh Kepolisian pada tahun 2000, sudah terdaftar banyaknya sepeda motor di Indonesia hingga bilangan 13,5 juta unit, namun apabila diukur dan dibandingkan dengan total jumlah penduduk Indonesia yang berjumlah 200 juta jiwa, maka bilangan 13,5 juta terbilang masih sangat minim, meskipun jumlah keduanya akan terus berkembang. 1

12 Bab I Pendahuluan Tampaknya kemajuan nilai produksi dan jumlah bilangan banyaknya sepeda motor di Indonesia ini tidak disertai oleh riset dan pengembangan produk (R & D) yang berarti. Hal ini membuat minimnya variasi produk sepeda motor yang ada, berbeda dengan negara berkembang lainnya ditingkat ASEAN. Hal ini menarik minat penulis untuk menyumbang pemikiran, desain dan teknologi sepeda motor dengan menjadikannya sebagai bahan tugas akhir. 1.2 Maksud dan Tujuan Merancang, membuat, menganalisis statik dan menghitung traksi sepeda motor dengan model desain yang berbeda dengan varian yang sejenis yang ada di pasaran berbasiskan mesin sepeda motor Honda Grand 1995 yang ada. 1.3 Pembatasan Masalah Pada tugas akhir ini, pembatasan masalah yang akan dibahas dibatasi pada perancangan rangka (frame) utama sepeda motor, berikut sistem suspensi dan analisis statik yang terjadi pada rangka (frame) utama sepeda motor, serta perhitungan traksi sepeda motor. 1.4 Sistematika Penulisan Sistematika penulisan dalam buku tugas akhir ini adalah sebagai berikut : BAB I PENDAHULUAN Membahas tentang latar belakang masalah, maksud dan tujuan tugas akhir, pembatasan masalah dan sistematika penulisan pada buku tugas akhir ini. 2

13 Bab I Pendahuluan BAB II LANDASAN TEORI SEPEDA MOTOR Membahas tentang tipe-tipe sepeda motor yang ada baik dari jenisjenis sepeda motor, tipe rangka (frame) pada sepeda motor, tipe suspensi pada sepeda motor, baik suspensi depan maupun suspensi belakang dilengkapi dengan gambar dan tabel mengenai kelebihan dan kekurangannya. BAB III GEOMETRI SEPEDA MOTOR Membahas tentang faktor-faktor utama karakteristik pengendalian sepeda motor seperti wheelbase, rake and trail, center of gravity (CoG), geometri swing arm belakang dengan gambar-gambar dan tabel-tabel sebagai ilustrasi. BAB IV PERANCANGAN SEPEDA MOTOR Membahas tentang arah perancangan sepeda motor dari spesifikasinya, alasan desain, dimensi geometri desain baik desain rangka (frame) utama, desain sistem suspensi baik suspensi depan dan suspensi belakang. BAB V HASIL ANALISIS PERANCANGAN DAN PENGUJIANNYA Membahas tentang analisis statik pada struktur rangka sepeda motor, perhitungan traksi sepeda motor, dan uji jalan sepeda motor. BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN Berisi mengenai kesimpulan dan saran akhir setelah proses perancangan, pembuatan, dan analisis serta uji jalan yang diperoleh. DAFTAR PUSTAKA 3

14 Bab II Landasan Teori Sepeda Motor BAB II LANDASAN TEORI SEPEDA MOTOR 2.1 Tipe Sepeda Motor Kemajuan teknologi sepeda motor yang semakin pesat menjadikan penggunaannya semakin kompleks yang tidak hanya sebagai alat transportasi saja akan tetapi sebagai bagian dari kehidupan sehari-hari, dari mulai tingkat yang paling rendah sebagai alat pengangkut barang, motor delivery pizza, hingga motor prototype yang berteknologi tinggi yang dikompetisikan di seluruh dunia seperti motogp, superbike, hingga uji ketahanan motor. Oleh karena itu, sepeda motor secara umum dapat dikategorikan menjadi beberapa jenis sesuai dengan kecenderungan desain dan fungsinya, sebagai berikut : 1. Sport 2. Cruiser 3. Scooter 4. Offroad 5. Underbone 4

15 Bab II Landasan Teori Sepeda Motor Selain dari jenis di atas yang merupakan penggolongan secara umum, masih terdapat varian-varian lainnya. Namun umumnya varian-varian tersebut merupakan pengembangan atau perpaduan dari jenis yang telah disebut di atas Sport Sesuai dengan namanya jelas ini digunakan untuk keperluan balap. Jenis ini memiliki karakteristik pengendalian yang lincah, suspensi yang relatif lebih keras dan posisi pengendalian yang cenderung merunduk untuk membantu mengurangi hambatan angin (aerodinamik). Jelas kenyamanan bukan prioritas utama pada jenis sepeda motor ini. Untuk menunjang karakteristik tersebut, motor sport memiliki frame yang kokoh dengan jarak sumbu roda yang relatif pendek. Umumnya motor sport juga mengaplikasikan sudut rake yang kecil. Desain bodinya juga dirancang untuk mendukung semua karakteristik di atas, dengan desain bentuk yang agresif. Gambar 2.1. Sepeda Motor Tipe Sport 5

16 Bab II Landasan Teori Sepeda Motor Konfigurasi mesin pada motor sport ini menggunakan mesin-mesin dari berbagai tipe, dari satu hingga empat silinder, dua langkah atau empat langkah dengan konfigurasi yang bervariasi, dari konfigurasi standard, hingga konfigurasi V. Semua ini dengan tujuan untuk mendapatkan tenaga dan kecepatan (speed) yang tinggi. Varian-varian lain sepeda motor jenis sport ini misalnya tipe street sport, naked sport dan sport touring yang lebih nyaman dikendarai. Gambar 2.2. Sepeda Motor Tipe Naked Sport Cruiser Dirancang untuk digunakan pada perjalanan-perjalanan yang jauh dengan tingkat kenyamanan yang tinggi. Walaupun ada beberapa variannya yang juga digunakan untuk keperluan balap drag race. Sesuai dengan kegunaannya, motor tipe ini dirancang lebih stabil dengan posisi pengendara yang lebih relax, desainnya mirip dengan posisi mengendarai sebuah mobil. 6

17 Bab II Landasan Teori Sepeda Motor Sepeda motor tipe ini dibangun dengan desain kerangka yang memiliki jarak sumbu roda yang relatif panjang, jarak ke tanah yang rendah, sudut rake yang besar dan mesin yang memiliki torsi yang besar. Untuk mesin biasanya menggunakan mesin-mesin yang berkapasitas cukup besar dengan dua hingga empat silinder berkonfigurasi sejajar, atau konfigurasi V. Namun bentuk konfigurasi V lebih disukai karena konfigurasi ini dapat menghasilkan torsi yang besar sekaligus merupakan trend yang sedang beredar. Beberapa tipe variannya adalah tipe chopper, bobber, dragbike dan European touring. Gambar 2.3. Sepeda Motor Tipe Cruiser Scooter Scooter didesain khusus sebagai kendaraan transportasi dalam kota. Untuk karakteristik ini scooter didesain ringkas, mudah digunakan siapa saja dan tidak menggunakan tenaga mesin yang terlalu besar. Sebuah scooter bahkan memiliki bagasi dan tempat penyimpanan yang cukup banyak pada kondisi standardnya. 7

18 Bab II Landasan Teori Sepeda Motor Salah satu ciri khas scooter adalah dimensi rodanya yang kecil dan posisi penempatan mesinnya yang unik. Penempatan yang unik dimaksud adalah, mesin dikemas sekaligus menjadi satu dengan swing arm belakang. Sehingga pada produk-produk lama seperti contoh pada Piaggio Vespa, posisi mesinnya berada di sebelah kanan, yang otomatis mempengaruhi pengendaliannya. Tetapi untuk scooter-scooter modern posisi mesin ini telah disempurnakan menjadi lebih di tengah, pada posisi di depan roda belakang. Selain itu, yang unik dari scooter adalah penerapan bodi monocoque seperti layaknya mobil, terutama pada jenisjenis produksi Piaggio Vespa yang banyak berada di Indonesia. Gambar 2.4. Sepeda Motor Tipe Scooter Untuk mesin, digunakan mesin-mesin berkapasitas kecil dari 50cc hingga 250cc, baik dua langkah maupun empat langkah Offroad Sepeda motor jenis ini digunakan pada kondisi jalan yang tidak beraspal, seperti halnya mobil-mobil untuk keperluan offroad, motor jenis ini memiliki 8

19 Bab II Landasan Teori Sepeda Motor postur yang tinggi untuk menghindari kemungkinan terbenturnya mesin dengan medan yang dihadapi. Suspensinya juga dirancang memiliki jarak main yang lebih panjang. Biasanya dilengkapi dengan ban berprofil khusus atau yang lebih sering disebut ban pacul untuk meningkatkan traksi. Mesin yang digunakan umumnya berkapasitas sedang, sampai dengan 500cc, kecuali varian tipe enduro yang berkapasitas sampai dengan cc. Beberapa variannya adalah motor motocross dan enduro. Gambar 2.5. Sepeda Motor Tipe Offroad Underbone Seperti halnya scooter, jenis inipun didesain untuk transportasi dalam kota yang ringkas dan mudah dikendarai. Namun dalam perkembangannya, kini telah didesain pula varian-varian jenis sport yang khusus digunakan untuk keperluan balapan. Bisa dikatakan, desain underbone adalah perpaduan antara scooter dan sepeda motor konvensional. Perbedaan mencolok antara scooter dengan underbone adalah underbone memiliki diameter roda yang lebih besar dan posisi 9

20 Bab II Landasan Teori Sepeda Motor mesinnya yang tetap di bawah rangka tengah, tidak menjadi satu dengan swing arm seperti pada scooter. Gambar 2.6. Sepeda Motor Tipe Underbone Umumnya underbone menggunakan mesin berkapasitas relatif kecil dari 50cc sampai dengan 125cc, baik dua langkah maupun empat langkah. Khusus untuk varian sport telah diterapkan teknologi mesin yang tinggi setara dengan motor-motor sport umumnya. 2.2 Tipe Rangka (Frame) Sepeda Motor Salah satu bagian penting dari sebuah sepeda motor adalah rangka (frame). Rangka ini dapat berfungsi statik sebagai penguat struktur dan tempat menambatkan bermacam-macam komponen lain yang ada di sebuah sepeda motor, dan berfungsi dinamik yang dapat membuat pengendalian sepeda motor menjadi stabil, handling yang baik dan kenyamanan berkendara. Masing-masing sepeda motor umumnya memiliki jenis rangka yang berbeda yang disesuaikan dengan kegunaannya. 10

21 Bab II Landasan Teori Sepeda Motor Namun begitu, umumnya rangka (frame) dapat dipisahkan menjadi tiga jenis utama yaitu : 1. Double cradle / deltabox 2. Backbone 3. Monocoque Double Cradle / Deltabox Umumnya digunakan pada sepeda motor sport modern, lebih dikenal dengan nama deltabox. Namun nama deltabox lebih cenderung menggunakan pipa berprofil persegi empat atau kotak. Padahal masih banyak varian-varian lain dari jenis ini yang dibangun tanpa pipa berprofil segi empat, misalnya dengan menggunakan pipa bulat atau elips yang dikonfigurasikan membentuk konstruksi segitiga untuk mendapatkan konstruksi double cradle. Secara visual tipe deltabox ini paling mudah dikenali. Biasanya menggunakan dua buah box dari logam campuran atau serangkaian pipa bulat yang dibentuk profil segitiga, yang menyatu pada bagian atas frame, pada kepala kemudi. Karena desainnya ini, tipe ini cenderung lebih tahan terhadap gaya puntir dan dapat dibuat dengan bermacam-macam model sesuai dengan kebutuhan. Material yang digunakan umumnya adalah logam paduan aluminium pada pipa berprofil segi empat, atau stainless steel pada varian yang menggunakan pipa bulat. 11

22 Bab II Landasan Teori Sepeda Motor Gambar 2.7. Tipe Rangka Deltabox Backbone Tipe ini banyak digunakan pada tipe cruiser, underbone dan pada modelmodel sport lawas. Konstruksinya dibangun dengan cara menggunakan sebuah pipa besar, yang dilas menghubungkan kepala kemudi dengan poros swing arm. Konsekuensinya, karena hanya menggunakan sebuah pipa (dibandingkan dengan double cradle yang menggunakan dua buah kiri dan kanan) yang dipasang di tengah, kekuatannya terhadap gaya puntir tidak terlalu kuat. Tetapi para desainer berusaha mengurangi kekurangan ini dengan cara menjadikan mesin sebagai bagian dari kerangka secara keseluruhan sehingga kekakuan dari mesin dapat digunakan untuk menambah kekuatan frame. Material yang umum digunakan adalah pipa bulat baja paduan. Pada beberapa sepeda motor lawas juga dibangun menggunakan pelat yang dilas pada kedua sisinya untuk membentuk backbone. 12

23 Bab II Landasan Teori Sepeda Motor Gambar 2.8. Tipe Rangka Backbone Monocoque Tipe rangka jenis ini mengadopsi teknologi dan desain yang diterapkan pada mobil. Strukturnya dibangun dengan cara menggabungkan komponen bodi dengan framenya. Jadi bodi berfungsi sekaligus frame. Keunggulan dari jenis ini adalah beratnya yang relatif ringan. Namun karena sifat karakteristik sepeda motor yang berbeda dengan mobil menjadikannya tidak banyak digunakan. Salah satu kerugiannya adalah masalah keleluasaannya ruang yang dibutuhkan untuk maintenance mesin. Dengan sistem ini ruang yang tersedia sangat sempit sehingga maintenance pada sepeda motor sulit dilakukan. Gambar 2.9. Tipe Rangka Monocoque 13

24 Bab II Landasan Teori Sepeda Motor 2.3 Tipe Suspensi Pada Sepeda Motor Suspensi adalah salah satu bagian vital dari sebuah sepeda motor. Pada awal-awal perkembangannya, sepeda motor belum menggunakan teknologi ini, tetapi seiring dengan bertambahnya performa dan kecepatan yang dapat dicapai sebuah sepeda motor, maka sistem suspensi ini mulai digunakan. Salah satu perkembangan yang menarik dari sepeda motor adalah terciptanya berbagai macam tipe suspensi baik untuk roda depan maupun belakang. Untuk masing-masing roda jenis-jenis itu dapat digolongkan kepada dua tipe utama. Untuk roda depan : 1. Tipe teleskopik 2. Tipe hub centre 3. Tipe double link 4. Telelever Sedangkan untuk roda belakang : 1. Double shock 2. Monoshock Untuk roda depan, karena pada roda depan berfungsi juga sebagai pengendali arah jalannya sepeda motor maka pembahasan tipe suspensi pada roda depan tidak terlepas pada mekanisme kemudinya. Masing-masing tipe memiliki pengendalian yang berbeda-beda disesuaikan dengan desain suspensinya. Untuk tu pada bab ini akan dibahas kedua aspek tersebut untuk memberikan gambaran yang lebih jelas atas pembahasan ini. 14

25 Bab II Landasan Teori Sepeda Motor Tipe Suspensi Depan Teleskopik Model ini adalah desain yang paling banyak dipakai sekarang. Model ini terdiri dari sepasang damper berbentuk teleskopik yang dikaitkan dengan sebuah logam berbentuk segitiga pada kepala kemudi. Konstruksi seperti ini menjadikannya relatif berat dan tidak kuat menghadapi gaya puntir sewaktu sepeda motor belok. Beban yang bertumpu pada kepala kemudi juga mempengaruhi pengendalian, karena semua tertumpu pada satu titik. Gambar Suspensi Depan Tipe Teleskopik Tipe Suspensi Depan Hub Center Kunci dari mekanisme ini adalah pemanfaatan bearing pada ukuran yang cukup besar. Bearing ini memisahkan silinder pusat yang dapat bergerak ke kanan dan ke kiri tetapi tidak ikut berputar bersama roda dan silinder luar yang menjadi bagian roda yang ikut berputar bersama roda. Silinder pusat ini dihubungkan ke frame melalui sebuah lengan ayun yang sekaligus berfungsi sebagai penyangga damper. Sedangkan untuk membelokkan rodanya dapat digunakan beberapa alternatif dari mulai menggunakan model link 15

26 Bab II Landasan Teori Sepeda Motor seperti yang terdapat pada Bimota Tesi atau menggunakan mekanisme seperti yang digunakan pada siste double link yang akan dibahas kemudian. Kelemahan utama dari sistem ini adalah terbatasnya jarak main roda sewaktu membelok karena dibatasi oleh lengan ayun yang berada pada kedua sisi roda. Gambar Suspensi Depan Tipe Hub Center Tipe Suspensi Depan Double Link Sistem ini sedikit banyak mengadopsi mekanisme yang umum digunakan pada mobil. Strukturnya cukup sederhana, dibangun dengan dua buah lengan ayun, serupa dengan mekanisme yang terdapat pada sistem double wishbone pada mobil. Sebuah lengan ayun berfungsi sebagai penyangga damper dan yang lainnya berfungsi sebagai stabilizer. Kekurangan utama yang terjadi adalah gerak roda menjadi terbatas oleh kehadiran sebuah lengan ayun pada sisi roda. Tetapi ada pada beberapa varian lainnya yang menempatkan lengan ayun ini pada bagian atas dari roda sehingga tidak mengganggu gerakan roda. 16

27 Bab II Landasan Teori Sepeda Motor Tipe Suspensi Depan Telelever Nama telelever adalah nama yang digunakan oleh BMW, yang pada saat sekarang ini sudah menjadi mekanisme standard pada model-model keluaran terbaru produsen ini. Sebenarnya mekanisme yang digunakan oleh tipe ini adalah perpaduan antara tipe teleskopik konvensional dengan tipe double link. Jika pada tipe double link digunakan dua buah lengan ayun, pada tipe ini sebuah lengan ayunnya ditanggalkan, kemudian fungsinya digantikan oleh konstruksi yang mirip dengan teleskopik yang berfungsi memegang roda dan berfungsi juga sebagai sistem kemudi, tetapi teleskopik ini tidak dilengkapi oleh damper pada bagian dalamnya seperti layaknya sebuah teleskopik konvensional. Tugas sisem suspensinya ditangani oleh sebuah lengan ayun lainnya. Keuntungan dari sistem ini adalah jarak main roda yang normal seperti layaknya menggunakan sistem teleskopik dan jika tertutup oleh fairing, mekanismenya hampir tidak terlihat sehingga nampak seperti menggunakan sistem teleskopik konvensional. Gambar Suspensi Depan Tipe Telelever Tipe Suspensi Belakang Double Shock Konstruksinya dibangun dengan cara menempatkan dua buah damper pada masing-masing sisi lengan ayun. Sistem ini merupakan sistem yang paling 17

28 Bab II Landasan Teori Sepeda Motor sederhana dan tidak membutuhkan proses produksi yang presisi untuk membuatnya. Sistem ini merupakan desain yang paling pertama digunakan sejak pertama kali sepeda motor menggunakan suspensi untuk roda bagian belakang. Namun pada tipe-tipe awal, desainnya disebut plunger. Pada plunger, damper tidak atau belum ditempatkan pada lengan ayun (karena memang tidak memakai lengan ayun), tetapi ditempatkan pada subkonstruksi dari frame yang memegang poros roda belakang. Secara sekilas mirip konstruksinya dengan konstruksi rigid atau tanpa suspensi, tetapi diberi sepasang damper unit pada poros roda belakang. Gambar Suspensi Belakang Tipe Double Shock Kelebihan dari sistem ini ialah : 1. Panas yang dihasilkan pegas sewaktu terkompresi lebih cepat terbuang karena unit suspensi berada pada ruang terbuka yang dilewati angin, akibatnya unjuk kerja lebih stabil. 2. Panas dari mesin tidak mengganggu kerja sistem suspensi karena tidak terletak di daerah yang berada di dekat mesin. 3. Beban yang ditransfer ke rangka dapat diminimalkan. 18

29 Bab II Landasan Teori Sepeda Motor Sedang kekurangannya : 1. Perbedaan karakteristik pegas dapat mengganggu dan mempengaruhi kestabilan motor. 2. Jarak main suspensi terbatas, hal ini dapat menjadi masalah pada motor-motor offroad Tipe Suspensi Belakang Monoshock Sistem monoshock atau damper tunggal berawal pada periode 70-an saat motor-motor offroad atau motocross mulai memasuki pasar. Motor-motor ini membutuhkan jarak main suspensi yang lebih panjang karena karakteristik medan yang dihadapinya, awalnya masalah ini coba diatasi dengan memperpanjang ukuran damper, tetapi semakin panjang damper berarti kekuatannya semakin berkurang karena kecenderungan untuk berdefleksi akan semakin besar. Kemudian didapatkan solusinya adalah dengan menggunakan single damper atau monoshock yang diletakkan sedemikian rupa sehingga jarak main sistem suspensi dapat dibuat melebihi jarak main yang dimiliki damper itu sendiri. Gambar Suspensi Belakang Tipe Monoshock 19

30 Bab II Landasan Teori Sepeda Motor Secara mudah dapat dikatakan bahwa sistem ini berusaha mengganti dua buah damper pada sistem double shock dengan sebuah damper, dan untuk melakukan hal tersebut sistem ini masih terbagi menjadi tiga cara, yaitu : 1. Monoshock dengan mekanisme linkage 2. Monoshock dengan konstruksi lengan ayun cantilever 3. Monoshock dengan hubungan langsung Sistem mekanisme linkage, pertama kali diperkenalkan oleh Kawasaki dengan mekanisme Unitrack-nya pada periode 70-an, seperti namanya varian ini menggunakan mekanisme link-link yang didesain sedemikian rupa untuk menempatkan damper pada posisinya. Desain link inipun terdapat bermacammacam jenis tergantung dari keinginan desainernya. Tabel 2.1 Kelebihan dan Kekurangan Mekanisme Monoshock dengan Link Kelebihan Dapat diperoleh karakteristik yang beragam sesuai dengan desain yang digunakan. Kekurangan Membutuhkan proses produksi yang baik dengan tingkat ketelitian yang tinggi. Dapat dimodifikasi dengan cara Memberikan beban yang besar pada merubah konfigurasi link-nya. beberapa titik pada mekanismenya. Estetika dan nilai jual, Membutuhkan proses perancangan penampilannya memberikan yang teliti. kesan modern dan canggih. Membutuhkan maintenance yang baik 20

31 Bab II Landasan Teori Sepeda Motor Gambar Desain Link-link Pada Suspensi Belakang Monoshock Sistem kedua adalah monoshock dengan konstruksi lengan ayun cantilever. Pada jenis ini tidak digunakan link-link yang membentuk suatu mekanisme tetapi dengan membangun suatu konstruksi segitiga yang disebut cantilever untuk menempatkan damper. 21

32 Bab II Landasan Teori Sepeda Motor Gambar Suspensi Belakang Tipe Cantilever Sedangkan tipe terakhir dari monoshock ini adalah tipe yang paling sederhana, yaitu tipe hubungan langsung. Pada tipe ini, dipasang pada lengan ayun tanpa linkage ataupun konstruksi cantilever, sedangkan ujung lainnya ditempatkan pada frame utama. Gambar Suspensi Belakang Tipe Hubungan Langsung 22

33 Bab II Landasan Teori Sepeda Motor Tabel 2.2 Kelebihan dan Kekurangan Mekanisme Monoshock dengan Konstruksi Lengan Ayun Cantilever Kelebihan Kekurangan Strukturnya simple. Menghasilkan beban yang lebih Tidak ada masalah dengan perbedaan karakteristik damper seperti yang terjadi pada sistem double shock. besar pada rangka bila dibandingkan dengan sistem double shock. Lokasi damper yang berada di Tersedia bermacam-macam jenis damper yang dapat dipilih sesuai dengan kebutuhan. Konstruksi swing armnya relatif ringan dan kuat. belakang mesin dapat mempengaruhi performa karena panas yang ditimbulkan. 23

34 Bab III Geometri Sepeda Motor BAB III GEOMETRI SEPEDA MOTOR Pada bab sebelumnya telah dijelaskan mengenai jenis-jenis sepeda motor sesuai dengan kegunaannya, jenis-jenis rangka (frame) serta sistem suspensinya, baik suspensi depan maupun suspensi belakang. Selanjutnya pada bab ini akan dibahas lebih lanjut lagi mengenai faktor-faktor kunci yang menjadi penentu atas sifat-sifat dan karakteristik pengendalian dari sebuah sepeda motor. Pentingnya faktor-faktor ini adalah dikarenakan faktor-faktor tersebut saling berinteraksi dan menunjang antara satu dengan yang lainnya, adanya perubahan pada salah satu faktor akan dapat merubah karakteristik pengendalian sepeda motor secara keseluruhan. Adapun faktor-faktor penentu karakteristik pengendalian sepeda motor adalah sebagai berikut : 3.1 Wheelbase Wheelbase atau jarak sumbu roda adalah jarak antara titik pusat roda depan dengan titik pusat roda belakang pada kondisi kemudi lurus. Pada kondisi real, wheelbase ini dapat diatur panjangnya sekitar mm agar dapat menyesuaikan dengan ketegangan rantai. 24

35 Bab III Geometri Sepeda Motor Besarnya wheelbase sangat bervariasi pada setiap sepeda motor, tergantung dari kegunaan dan besar mesin (cc) yang digunakan, karena otomatis besar mesin (cc) yang digunakan mempengaruhi dimensi sepeda motor secara keseluruhan terutama wheelbase-nya. Di bawah ini adalah beberapa konsekuensi dari panjang pendeknya jarak wheelbase. 1. Makin pendek jarak wheelbase, dibutuhkan radius putar yang makin kecil. 2. Makin panjang jarak wheelbase, dibutuhkan tenaga yang lebih besar untuk membelokkan kemudia. Efek positifnya motor terasa lebih stabil. 3. Sewaktu terjadi pengereman (deselerasi) atau percepatan (akselerasi) pada jarak wheelbase yang lebih panjang, perpindahan berat relatif tidak banyak terjadi. 4. Jarak wheelbase yang panjang memberikan gaya puntir yang lebih besar terhadap rangka (frame). 5. Kemungkinan roda depan terangkat saat percepatan (akselerasi) dan sebaliknya lebih banyak terjadi pada sepeda motor yang menggunakan jarak wheelbase lebih pendek. Dari konsekuensi di atas dapat diambil kesimpulan bahwa memperpanjang jarak wheelbase akan membuat motor terasa lebih stabil, dan juga akan mencegah terangkatnya salah satu roda saat percepatan (akselerasi) dan pengereman (deselerasi). Tetapi sebaliknya memperpanjang jarak wheelbase akan menyebabkan motor kurang lincah dalam bermanuver. 25

36 Bab III Geometri Sepeda Motor Gambar 3.1. Jarak Wheelbase Pada Sebuah Sepeda Motor Dalam prakteknya kita dapat saja mengambil jarak wheelbase yang panjang sesuai dengan jarak yang kita inginkan, akan tetapi wheelbase otomatis akan berubah pula pada saat sepeda motor dikendarai. Suspensi yang terkompresi oleh beban tubuh pengendara dapat pula mempengaruhi berubahnya jarak wheelbase ini. Pada akhirnya, yang harus dilakukan adalah memilih satu ukuran dan berkompromi dengan konsekuensinya. Di bawah ini data jarak wheelbase untuk beberapa jenis sepeda motor : Tabel 3.1 Data Jarak Wheelbase Pada Beberapa Jenis Sepeda Motor Roadbike Roadrace Motocross Jenis Motor mm Jenis Motor mm Jenis Motor mm Kawasaki ZZ-R Ducati Yamaha YZ BMW R1100RS 1473 Aprilia RSV Kawasaki KX Suzuki Bandit Harley VR Yamaha YZ Honda Hornet Honda NSR Honda XR250R 1400 Yamaha TZR Britten 1420 Yamaha TT250R

37 Bab III Geometri Sepeda Motor 3.2 Rake and Trail Rake dan trail adalah dua hal yang saling berbeda akan tetapi saling melengkapi keberadaannya. Rake adalah sudut antara kepala kemudi dengan garis horizontal yang tegak lurus dengan tanah. Sedangkan trail adalah jarak mendatar antara garis perpanjangan sumbu kepala kemudi dengan titik pusat roda Rake Besarnya rake bervariasi pada setiap sepeda motor, umumnya antara derajat. Namun begitu, menurut beberapa eksperimen yang telah dilakukan ternyata besarnya rake ini tidak mempengaruhi karakteristik pengendalian sepeda motor. Besar rake ini dapat dipilih sesuai dengan yang diinginkan. Kebutuhan akan rake sebenarnya lebih kepada desain secara keseluruhan yang mempertimbangkan posisi mesin, wheelbase dan model yang diinginkan oleh desainer. Namun pada sepeda motor konvensional yang menggunakan suspensi depan teleskopik, rake ini berpengaruh terhadap sistem kemudi saat roda depan dibelokkan yang masih ada hubungannya dengan trail. Gambar 3.2 Rake and Trail 27

38 Bab III Geometri Sepeda Motor Trail Karena trail merupakan jarak antara sudut pusat kepala kemudi dengan titik pusat roda depan. Maka seperti halnya wheelbase yang selalu berubah-ubah, trail inipun mengalami perubahan dalam kondisi statis dan pada saat sepeda motor dikendarai. Tipikal umum trail pada kondisi statis adalah sekitar mm. Tetapi pada beberapa sepeda motor telah dibuat mekanisme khusus pada kepala kemudi yang memungkinkan dapat diubahnya besar trail secara sengaja untuk disesuaikan dengan kondisi trek yang dihadapi. Kegunaan utama dari trail adalah memberikan kestabilan pada sistem kemudi untuk berapa tetap pada kondisi lurus ketika sepeda motor berjalan. Trail negatif Pada trail negatif, semua gaya yang menyebabkan kemudi atau roda dibelokkan akan bertambah besar, tidak ada gaya membalik yang membantu meluruskannya kembali. Trail positif Pada trail kondisi positif ini akan terjadi sebaliknya. Gaya membalik ini diberikan oleh gaya gesek antara ban dan jalan serta trail dan rake yang dipakai. Makin besar trail, makin besar pula gaya membaliknya. Hasilnya adalah makin besar trail, motor semakin stabil, tetapi akan semakin sulit dan berat untuk membelokkannya kembali. 28

39 Bab III Geometri Sepeda Motor Gambar 3.3. Macam Trail 3.3 Center of Gravity Center of grafity (CoG) atau titik berat adalah titik dimana seluruh berat dari suatu obyek berpusat. Pada sepeda motor yang merupakan benda tiga dimensi, letak dari CoG ini dapat dipresentasikan pada sumbu x, y dan z. Letak CoG dari sepeda motor sangat berpengaruh dari posisi komponen-komponen utama yang relatif berat seperti mesin, roda sistem suspensi dan pengendara. Namun jika suatu motor didesain menurut bentuk yang umum, maka otomatis letak dari CoG ini akan berada pada posisi yang rasional pula, umumnya berada di sekitar bagian tengah dari mesin. Gambar 3.4. Letak CoG (Center of Gravity) 29

40 Bab III Geometri Sepeda Motor CoG ini memainkan peranan yang sangat penting jika kita ingin mendesain sepeda motor yang akan digunakan untuk balapan. Pada motor jenis ini, sedikit saja perubahan pada CoG akan mempengaruhi kemampuan sepeda motor untuk berakselerasi dan deselerasi. Sebagai contoh pada saat motor berakselerasi, seluruh berat motor akan berpindah ke belakang, otomatis letak CoG akan berpindah lebih ke belakang pula. Jika penempatan CoG (Center of Grafity) kurang tepat, hal ini akan menyebabkan kemampuan dari motor untuk berakselerasi akan berkurang karena roda depan akan cepat terangkat. Sehingga untuk menurunkannya pembalap harus mengurangi kecepatannya, yang berarti suatu kerugian waktu, sesuatu yang sangat menentukan dalam sebuah balapan. Gambar 3.5. CoG (Center of Grafity) Saat Akselerasi Sebaliknya juga terjadi saat pengereman mendadak. Posisi yang tidak tepat akan menyebabkan roda belakang cepat terangkat. Tentunya semua kondisi ini masih terkait dengan parameter-parameter lainnya seperti kemampuan cengkraman ban ke aspal dll. Tetapi akan dapat dirasakan efeknya untuk tiap pemakaian tipe ban yang sama jika dilakukan modifikasi letak CoG. 30

41 Bab III Geometri Sepeda Motor Gambar 3.6. CoG (Center of Grafity) Saat Deselerasi Tabel 3.2 Pengaruh CoG Pada Saat Akselerasi dan Deselerasi Kejadian Kondisi Memajukan CoG (x) Memundurkan CoG (x) Akselerasi Roda depan terangkat Berkurang Bertambah Akselerasi Roda belakang spin Bertambah Berkurang Deselerasi Roda belakang terangkat Bertambah Berkurang Deselerasi Roda depan spin Berkurang Bertambah 3.4 Geometri Swing Arm Belakang Swing arm atau lengan ayun adalah komponen yang berfungsi sebagai solusi praktis untuk menggabungkan roda belakang dengan bagian lainnya dari sebuah sepeda motor. Pada swing arm ini juga terletak beberapa komponen lainnya seperti sistem suspensi belakang, rem dan sprocket gear penggerak roda belakang. 31

42 Bab III Geometri Sepeda Motor Secara umum, untuk motor-motor jalan raya, geometri dari sebuah swing arm tidak banyak berpengaruh terhadap perilaku motor secara keseluruhan. Sehingga dapat dikatakan, jika sebuah desain swing arm sudah nampak normal, atau seperti yang seharusnya, maka hampir dapat dipastikan swing arm tersebut dapat bekerja dengan baik. Masalah yang dihadapi selanjutnya bergantung kepada kualitas pengerjaannya yang tentu saja membutuhkan tingkat presisi yang baik. Gambar 3.7. Swing Arm Belakang Kondisi akan menjadi lebih rumit tatkala kita akan merancang sebuah sepeda motor offroad. Pada jenis ini, geometri dari swing arm sangat berpengaruh dan menjadi pertimbangan yang sangat penting sebelum memutuskan desain yang terbaik. Pada motor jenis ini sedikit saja perubahan yang dilakukan pada swing arm-nya dapat merubah karakteristik dari sepeda motor tersebut. Semua ini dapat terjadi karena pada sepeda motor jalan raya, kondisi jalan yang baik dan relatif tidak banyak bergelombang menghasilkan traksi yang lebih baik ke permukaan jalan, memungkinkan tenaga dari mesin dapat disalurkan sempurna, sistem suspensi tidak mendapatkan beban yang sangat berat dan pengendalian pun dapat dilakukan tanpa banyak melakukan koreksi-koreksi. Kondisi yang sangat bertolak belakang dengan kenyataan yang dihadapi motormotor offroad. 32

43 Bab III Geometri Sepeda Motor Umumnya swing arm memiliki bentuk standar berupa sepasang atau sebuah beam yang salah satu ujungnya berporos pada sebuah titik didekat gearbox, sedangkan ujung lainnya merupakan tempat poros roda berada. Posisinya dipasangkan miring sekitar 4-10 derajat ke bawah dari posisi horizontal pada kondisi motor tidak dikendarai. Posisi kemiringan ini untuk menyesuaikan posisinya nanti sesudah sepeda motor dikendarai. Besarnya bervariasi, tergantung pada berat mesin atau motor secara keseluruhan. Karena makin berat motor pada kondisi kosong tanpa pengendara, berarti kontribusi berat pengendara terhadap berat motor secara keseluruhan menjadi kecil, berarti tidak diperlukan posisi kemiringan yang besar. Begitu pula pada kondisi yang sebaliknya. Ini berlaku umum untuk sepeda motor jalan raya. Pada motor-motor offroad posisi kemiringan ini lebih besar untuk berat motor yang sama dibandingkan dengan motor jalan raya. Salah satu posisi yang penting dari geometri swing arm adalah peletakkan porosnya yang berada di dekat gearbox. Gambar 3.8. Perancangan Geometri Swing Arm 33

44 Bab III Geometri Sepeda Motor Umumnya sepeda motor menggunakan penggerak rantai yang berarti dibutuhkan setidaknya dua buah sprocket gear untuk menggerakkan roda belakang. Hal ini membutuhkan perhatian ekstra dalam merancang swing arm. Kondisi yang terjadi adalah ketegangan rantai selama sepeda motor berjalan selalu berubah-ubah sesuai kecepatan dan kondisi jalannya. Ini mengakibatkan rantai bergerak naik turun dan dapat mengenai swing arm. Disini pentingnya pemilihan letak poros swing arm pada posisi sedekat mungkin dengan gearbox, selain itu yang tidak kalah pentingnya adalah kelurusan rantai antara gear depan dan gear belakang. 34

45 Bab IV Perancangan Sepeda Motor BAB IV PERANCANGAN SEPEDA MOTOR 4.1 Spesifikasi Proses perancangan ini dimulai dengan mempertimbangkan dan memperhitungkan basis mesin yang akan digunakan. Kemudian menentukan syarat-syarat lain yang diinginkan dan diharapkan agar dapat terpenuhi pada perancangan sepeda motor ini, adapun syarat-syarat lain yang diinginkan adalah sebagai berikut : 1. Konstruksi rangka chassis (frame) yang ringan, kuat dan simple 2. Memiliki desain yang baik dipandang, serta berbeda dari konstruksi yang ada 3. Proses produksinya tidak terlalu sulit dan dapat dikerjakan dengan peralatan yang sederhana seperti : mesin las, gerinda tangan, dan alat-alat standard yang terdapat pada bengkel-bengkel lokal. 4. Dapat digunakan sebagai alat transportasi di jalan raya dengan aman dan nyaman meskipun dalam kemacetan lalu lintas. 5. Ekonomis pada rancangannya. 35

46 Bab IV Perancangan Sepeda Motor Basis mesin yang digunakan adalah mesin 4 tak 100cc (97 cm 3 ) dari sepeda motor Honda Grand tahun Motor Honda tipe ini lebih dikenal sebagai motor bebek yang berkarakteristik mudah dipergunakan, simple dan untuk transportasi sehari-hari (tidak dirancang untuk kebutuhan balap). Gambar 4.1. Sepeda Motor Honda Adapun spesifikasi standard yang dimiliki oleh sepeda motor Honda Grand 1995 adalah sebagai berikut : Tabel 4.1 Spesifikasi Standard Sepeda Motor Honda Grand 1995 Spesifikasi Panjang x lebar x tinggi Jarak sumbu roda Jarak terendah ke tanah Berat kosong Tipe rangka Tipe suspensi depan Tipe suspensi belakang Ukuran ban depan Keterangan 1854 x 667 x 1043 mm 1203 mm 130 mm 94.7 kg Tulang punggung Teleskopik Lengan ayun dan peredam kejut ganda L 36

47 Bab IV Perancangan Sepeda Motor Ukuran ban belakang Rem depan Rem belakang Kapasitas tangki bahan bakar Tipe mesin Diameter x langkah Volume langkah L Tromol Tromol 3.5 liter 4 langkah, SOHC, pendingin udara 50.0 mm x 49.5 mm 97.1 cc Perbandingan kompresi 9.0 : 1 Daya maksimum Torsi maksimum Kapasitas minyak pelumas mesin Kopling Gigi transmisi Pola pengoperan gigi Starter Aki Busi Sistem pengapian 7.29 PS / 8000 rpm kgf.m / 6000 rpm 0.7 liter pada penggantian periodic Ganda, otomatis, sentrifugal, tipe basah 4 kecepatan, bertautan tetap N N, rotari Pedal dan elektrik 12 V 5 Ah ND U.20 FS U / NGK C6HSA CDI DC, baterai 37

48 Bab IV Perancangan Sepeda Motor 4.2 Desain Sepeda motor adalah produk teknologi yang berorientasi akan pemenuhan kebutuhan konsumen akan alat transportasi, mesin yang baik belum cukup untuk memenuhi kebutuhan konsumen. Produk sepeda motor harus memiliki nilai jual yang baik. Langkah-langkah yang dapat ditempuh untuk memperoleh nilai jual tersebut adalah melalui penerapan teknologi serta segi desain yang menarik perhatian. Maka pertimbangan desainer akan menjadi salah satu masukan yang penting dalam satu kesatuan desain yang menarik. Setelah penentuan syarat-syarat di atas, maka selanjutnya adalah memilih desain sepeda motor yang cocok dan dapat memenuhi syarat-syarat tersebut. Pada kesempatan ini penulis memutuskan untuk merancang sepeda motor bebek sport dengan sistem telelever (Gambar 2.12). Beberapa alasan mengapa memilih penggabungan tipe-tipe ini adalah : 1. Karakteristik mesin yang dimiliki adalah mesin yang bukan untuk aplikasi balap, melainkan untuk aplikasi transport sehari-hari. 2. Tampilan sepeda motor terlihat sporty 3. Tipe telelever ini nantinya akan memudahkan handling dan pengendalian sepeda motor 4. Biaya produksi dapat ditekan, karena hanya menggunakan fairing setengah body saja, dengan menonjolkan desain frame double cradle dan telelevernya. 5. Tampil beda dengan desain yang ada. Tahap selanjutnya adalah membuat beberapa contoh sket gambar yang nantinya berfungsi untuk memberikan arahan pengembangan lebih lanjut. 38

49 Bab IV Perancangan Sepeda Motor Gambar 4.2. Styling Pertama Rancangan Sepeda Motor Gambar 4.3. Styling Kedua Rancangan Sepeda Motor Dari sketsa styling yang dibuat untuk perancangan sepeda motor di atas, dapat diperkirakan posisi penempatan komponen-komponen vital sebuah sepeda motor seperti tangki bahan bakar, swing arm belakang, shock absorber, serta posisi penempatan knalpotnya. Pada kedua sketsa styling ini menawarkan variasi konstruksi perancangan sepeda motor yang berbeda antara yang satu dengan yang lainnya. Proses ini penting dilakukan agar perancangan dan pembuatan sepeda motor ini lebih terarah pada tujuannya, meskipun tidak selalu pada akhirnya akan diputuskan menggunakan desain dari sketsa yang ada. 39

50 Bab IV Perancangan Sepeda Motor Desain Geometri Sepeda Motor Proses penentuan desain dimensi mengacu dimensi standar dari sepeda motor yang digunakan, yang meliputi dimensi wheelbase, rake, trail jarak terendah ke tanah, ukuran roda dan ban yang digunakan. Penentuan dimensi lainnya adalah penempatan-penempatan komponen penting lainnya dari sepeda motor yaitu : shock absorber, engine mounting, knalpot, sistem kemudi, dll. Sebagai acuan awal dari penentuan dimensi desain pada rancangan sepeda motor ini diambil data spesifik dari sepeda motor Honda Grand 1995 dan dikombinasikan dengan Honda Kharisma Maka ditentukan : 1. WheelbaseI : 1240 mm 2. Rake : Trail : 100 mm 4. Jarak terendah ke tanah : 200 mm 5. Ukuran roda : Ban depan Ban belakang Desain Rangka Utama Untuk perancangan ini dipilih tipe frame double cradle / deltabox yang dibangun dengan menggunakan pipa bulat baja (tubular steel pipe) untuk menambah kekuatan struktur dan mendapatkan desain yang baik serta berkesan modern. Pada perancangan rangka (frame) ini dibuat dengan menggunakan pipa bulat baja yang terdiri dari dua ukuran, yaitu : 40

51 Bab IV Perancangan Sepeda Motor 1. Pipa berukuran 28 mm tabel 2 mm Digunakan pada posisi yang diperkirakan akan menerima beban yang cukup besar. 2. Pipa berukuran 21 mm tebal 2 mm Digunakan pada posisi support dan penguat. 3. Plat sesuai dimensi yang diinginkan dengan tebal 2 mm sebagai dudukandudukan mesin, shock absorber dan engine mounting. Pemilihan dua macam besar pipa ini bertujuan untuk mengurangi berat secara keseluruhan, karena tidak seluruh bagian sepeda motor membutuhkan pipa berdiameter besar. Tabel 4.2 Keuntungan Frame Tubular Steel Pipe Keunggulan Proses produksinya tidak membutuhkan peralatan yang canggih, bahkan dapat dilakukan di bengkel-bengkel lokal. Jika di desain dengan baik maka akan didapat rasio berat dan Kerugian Walaupun mudah untuk diproduksi akan tetapi proses pengerjaannya membutuhkan tingkat ketelitian kerja yang cukup tinggi, terutama jika menggunakan pipa berprofil bulat atau oval. kekuatan yang baik. Mudah di desain sesuai dengan keinginan. Terkesan kental sifat sportnya. 41

52 Bab IV Perancangan Sepeda Motor Desain Sistem Suspensi Kenyamanan adalah salah satu syarat yang ingin dicapai dalam perancangan ini, dan salah satu solusinya adalah dengan menggunakan sistem suspensi yang baik, yaitu sistem suspensi yang mampu untuk meredam efek guncangan yang ditimbulkan oleh ketidakmulusan jalan dan menjaga agar roda tetap memiliki traksi yang baik saat akselerasi dan deselerasi. Pembahasan perancangan sistem suspensi ini dibagi menjadi dua bagian, yaitu : Sistem Suspensi Depan Pada perancangan ini diputuskan untuk tidak menggunakan sistem suspensi depan teleskopik, untuk menghindari kelemahan-kelemahan yang dimiliki suspensi teleskopik. Kelemahannya yaitu defleksi yang terjadi pada roda depan yang menggunakan suspensi teleskopik dapat menggeser titik kontak ban dengan jalan yang bergerak menjauhi poros kemudi yang disebabkan adanya perbedaan karakteristik antara kedua buah shock absorber depan. Kelemahan ini diperparah dengan adanya jalan yang berlubang, disaat teleskopik masih terdefleksi karena melewati suatu gundukan kemudian dilanjutkan dengan adanya gundukan lain, akan berakibat adanya getaran yang cukup berbahaya pada kemudi yang membuat arah kemudi pengendara menjadi tidak terarah dengan baik. 42

53 Bab IV Perancangan Sepeda Motor Gambar 4.4. Lateral Displacement Pada Suspensi Teleskopik Kerugian lain dari penggunaan sistem teleskopik ini adalah pendistribusian beban pada bagian depan yang ditumpu hanya pada satu titik ditempat yang cukup kritis yang menyebabkannya harus menggunakan rangka (frame) yang cukup kuat (seperti segitiga atas dan segitiga bawah) dan ini menyebabkan bobot kosong kendaraan menjadi berat. Solusinya adalah dengan menggunakan tipe suspensi depan telelever yang memisahkan mekanisme suspensi depan dengan kemudinya. Alasan yang melatar belakangi pemilihan sistem ini adalah : 1. Untuk meningkatkan stabilitas pada kemudi depan 2. Meningkatkan kenyamanan pengendalian kemudi depan 3. Mengambil keuntungan performa dari suspensi monoshock roda belakang 4. Mengeleminasi kekurangan yang dimiliki suspensi teleskopik konvensional. 5. Tipe suspensi yang tampil beda. 43

54 Bab IV Perancangan Sepeda Motor Kunci dari mekanisme ini adalah pada posisi dari kepala kemudi dan mekanisme pertemuan antara swing arm telelever dengan fork arm yang berada pada satu sumbu (Gambar 2.12). Posisi ini harus menjadi perhatian penting disaat motor mulai diproses pengerjaan, kesalahan pengerjaan pada bagian ini dapat menyebabkan sistem kemudi tidak dapat bekerja dengan semestinya Sistem Suspensi Belakang Pada perancangan ini diputuskan untuk tidak menggunakan suspensi belakang dengan tipe suspensi double shock untuk mengeleminasi adanya perbedaan karakteristik pegas yang merupakan kekurangan dari tipe double shock, maka dipilih sistem monoshock dengan konstruksi lengan ayun cantilever. Standardnya sistem monoshock dengan konstruksi lengan ayun cantilever tidak menggunakan link-link yang membentuk suatu mekanisme tetapi dengan membangun suatu konstruksi segitiga yang disebut cantilever untuk menempatkan suspensi belakang (Gambar 2.16). Gambar 4.5. Rancangan Rangka Sepeda Motor dengan AutoCad 44

55 Bab V Hasil Analisis Perancangan dan Pengujiannya BAB V HASIL ANALISIS PERANCANGAN DAN PENGUJIANNYA 5.1 Analisis Statik Pada Struktur Rangka Sepeda Motor Dalam proses analisa menggunakan paket software komputer MSC/NASTRAN for windows, maka benda yang akan diuji harus dibuat mendekati sama dengan benda yang aslinya agar data analisis yang diperoleh dapat dipertanggung jawabkan serta hasilnya mendekati kebenaran Identifikasi Struktur Gambar 5.1. Sepeda Motor dan Rangkanya 45

56 Bab V Hasil Analisis Perancangan dan Pengujiannya Gaya-gaya yang nantinya akan terjadi pada struktur rangka sepeda motor ini adalah F max orang adalah beban terdistribusi dengan massa maksimum dari pengendara yaitu 140 kg (1400 N) dan F mesin adalah beban terdistribusi dari massa mesin yaitu 25 kg (250 N). Tumpuan terletak pada roda depan yang menggunakan jenis tumpuan engsel dengan 2 derajat kebebasan (translasi x dan y) dan roda belakang yang menggunakan tumpuan rol dengan 1 derajat kebebasan (translasi y), dimana tujuan penggunaan jenis tumpuan ini agar lebih stabil. Penampang batang yang digunakan pada struktur rangka sepeda motor adalah : - Pipa 1 terbuat dari batang silinder pipa bulat 28 mm - Pipa 2 terbuat dari batang silinder pipa bulat 21 mm Pada struktur rangka sepeda motor ini masing-masing menggunakan 1 buah pegas dibagian roda depan dan bagian roda belakang Pemodelan Struktur Rangka Sepeda Motor Pada pemodelan rangka sepeda motor ini, digunakan software komputer MSC/NASTRAN for windows (Femap versi 6.0) dengan melakukan berbagai tahapan, yaitu : 1. Penentuan titik koordinat (nodal) 2. Pemilihan sifat fisik material 3. Penentuan jenis elemen 4. Pembuatan elemen 5. Pembebanan (load) 6. Tumpuan (constraint) 46

57 Bab V Hasil Analisis Perancangan dan Pengujiannya Pada perangkat lunak Femap versi 6.0 ini menggunakan satuan yang seragam, dalam hal ini penulis menggunakan satuan mmns (milimeter-newtonsekon) Penentuan Titik Koordinat (Nodal) Dalam penggambaran geometri, yang pertama dilakukan adalah mendefinisikan titik acuan (titik nol) yang akan dipakai dalam menentukan semua titik koordinat (grid point) struktur pada gambar. Tabel 5.1 Koordinat Tiap Nodal Rangka Sepeda Motor Nodal Koordinat X Y Z

58 Bab V Hasil Analisis Perancangan dan Pengujiannya Pemilihan Sifat Fisik Material Pada struktur rangka sepeda motor ini, material yang dipergunakan adalah Baja ST-37. Tabel 5.2 Sifat Fisik Material ST-37 Modulus Elastisitas (E) 0,21 N/m 2 Poisson ratio ( ) 0.3 Rapat jenis ( ) 7, N/m Penentuan Jenis Elemen Struktur rangka sepeda motor ini terdiri dari beberapa susunan batang silinder pipa bulat, dengan memasukkan dimensi dari masing-masing batang pada model property shape circular tube di dalam software Femap, maka akan diketahui sifat fisik dari masing-masing batang. Gambar 5.2. Bentuk Elemen Material Pipa 48

59 Bab V Hasil Analisis Perancangan dan Pengujiannya Pembuatan Elemen Pendefinisian dari masing-masing batang pipa adalah sebagai berikut : Batang pipa 1 Y A = 163,3 mm 2 X Z I zz = 13885,8 mm 4 I yy = 13885,8 mm 4 J = 27763,6 mm 4 Luas penampang Y = 87,5 mm 2 Luas penampang Z = 87,5 mm 2 Batang pipa 2 Y A = 119,3 mm 2 X Z I zz = 5446,7 mm 4 I yy = 5446,7 mm 4 J = 10890,4 mm 4 Luas penampang Y = 64,5 mm 2 Luas penampang Z = 64,5 mm 2 Struktur rangka sepeda motor ini menggunakan 1 buah pegas depan dan 1 buah pegas belakang (monoshock), dimana harga kekakuan pegas (k) dapat ditentukan dengan persamaan : G. d k 8. n. D 4 3.(10) 49

60 Bab V Hasil Analisis Perancangan dan Pengujiannya Dimana : k = konstanta pegas (kg/mm) G = modulus geser (kg/mm 2 ) untuk baja = 8000 kg/mm 2 d D n = diameter pegas (mm) = diameter lilitan rata-rata (mm) = jumlah lilitan Dikarenakan pemakaian pegas masing-masing untuk roda belakang dan roda depan hanya satu buah dengan pegas monoshock yang berbeda maka harga konstanta (k) pegas untuk kedua monoshock adalah : 1) Monoshock depan Diketahui : G = 8000 km/mm 2 d D n = 8 mm = 55 mm = 6 lilitan Dengan menggunakan persamaan di atas, maka : k. / ,03kg / mm 0,41N m 2) Monoshock belakang Diketahui : G = 8000 km/mm 2 d D n = 10 mm = 57 mm = 8 lilitan 50

61 Bab V Hasil Analisis Perancangan dan Pengujiannya Dengan menggunakan persamaan di atas, maka : ,49kg / mm 0,67 N m k. / Dengan mengetahui harga kekakuan pegas, maka data kekakuan pegas dapat dimasukkan dalam file.dat dengan harga yang telah dikalkulasikan di atas Pembebanan (Load) Pembebanan pada struktur rangka sepeda motor ini terdiri dari : Pembebanan maksimum dari berat orang Jenis pembebanan ini adalah pembebanan terdistribusi dengan berat maksimum dari kedua orang adalah 140 kg (1400 N) Pembebanan maksimum berat mesin Jenis pembebanan ini adalah pembebanan terdistribusi dengan diketahui berat mesin adalah 25 kg (250 N). Pembebanan gravitasi yaitu 9,81 m/s 2, dengan pembebanan gravitasi dalam arah sumbu Y negatif. Gambar 5.3. Pembebanan Gravitasi 51

62 Bab V Hasil Analisis Perancangan dan Pengujiannya Tumpuan (Constraint) Jenis tumpuan yang digunakan adalah tumpuan engsel (pada roda depan) dengan 2 derajat kebebasan (translasi x dan y) dan tumpuan rol (pada roda belakang) dengan 1 derajat kebebasan (translasi y) Analisis Statik Struktur Rangka Sepeda Motor Setelah membuat model struktur rangka sepeda motor pada program MSC/NASTRAN for windows, kemudian diekspor ke dalam file.dat untuk mendapatkan format FEMAP 6.0. Model dalam bentuk format FEMAP 6.0 tersebut siap untuk dianalisis dengan perangkat lunak MSC/NASTRAN Gambar 5.4. Pemodelan Rangka Secara Keseluruhan Defleksi yang Terjadi Dari hasil analisis yang dilakukan dapat diketahui perpindahan (defleksi) ekstrem yang terjadi pada pegas sepeda motor, dengan defleksi terbesar senilai 95,75 mm. 52

63 Bab V Hasil Analisis Perancangan dan Pengujiannya Gambar 5.5. Defleksi yang terjadi Berdasarkan gambar di atas dapat diketahui bahwa terjadi defleksi sebesar (95,75 mm) akan tetapi karena jarak antara struktur rangka sepeda motor dengan permukaan jalan adalah 200 mm sehingga struktur rangka motor tidak mengalami benturan terhadap permukaan jalan dan dapat dinyatakan aman Tegangan yang Terjadi Pada hasil analisis ini pula ditunjukkan tegangan tarik dari rangka sepeda motor dengan beban-beban yang ada, kemudian hasil analisisnya akan dibandingkan dengan tegangan tarik dari bahan yang digunakan yaitu ST-37 yang sudah dihitung dengan safety factor. 53