Oleh : Michael.P.O.F Manalu NRP : Dosen Pembimbing : Dr Unggul Wasiwitono, ST, M.Eng

Transkripsi

1 Oleh : Michael.P.O.F Manalu NRP : Dosen Pembimbing : Dr Unggul Wasiwitono, ST, M.Eng

2 SAFETY COMFORT SAFETY

3

4 PLANAR GERAK BELOK ACKERMAN ANALISA KINEMATIK PADA SISTEM KEMUDI FAKTA SPATIAL

5 Analisa yang dilakukan adalah analisa posisi khususnya perubahan sudut roda terhadap perpindahan Rack Sudut belok yang diamati sampai 30 0 Analisa dilakukan dengan menambahkan sudut chamber negatif (10 derajat)

6 MENGANALISA KINEMATIKA SPATIAL SISTEM RACK AND PINION MEMBANDINGKAN HASIL ANALISA SPATIAL DENGAN PENELITI SEBELUMNYA YANG MENGGUNAKAN ANALISA KINEMATIK PLANAR MENGANALISA PENGARUH PENEMPATAN RACK, DAN SUDUT STEERING ARM TERHADAP STEERING ERROR

7 Dasar pemikiran dari penelitian ini dapat dijadikan pertimbangan dan refrensi dalam pembuatan sistem kemudi Dapat digunakan dalam pengembangan ilmu pengetahuan yang selanjutnya. Sebagai acuan dalam mere-design mobil GEA

8 Steering Wheel Tenaga putar dari tangan pengemudi pertama kali disalurkan ke steering wheel Steering Gear Memperbesar momen putar yang diterima agar roda depan agar digerakkan dengan mudah Steering Colomn Berfungsi sebagai penerus momen yang dihasilkan dari steering wheel Steering linkage Sebagai penerus untuk menggerakan roda depan

9 Rack And pinion RECIRCULATING BALL Perinsip kerja adalah bila roda kemudi diputar, maka gerakan ini Perinsip kerja akan adalah diteruskan waktu roda ke worm kemudi diputar, shaft/poros pinion cacing, pun sehingga ikut nut berputar. kemudi Gerakan akan bergerak ini akan mendatar menggerakkan ke kiri rack atau dari kanan. samping Sementara ke nut samping dan bergerak, dilanjutkan sektor melalui shaft juga tie akan rod ke lengan ikut nakel berputar ( steering menggerakkan arm) pada roda-roda pitman depan. arm yang Dari putaran diteruskan ke kemudi inilah roda salah depan satu roda melalui depan batangbatang yang kemudi/steering satu roda tertarik linkage didorong dan sehingga akan membuat arah belok yang sesuai dengan pengemudi pada putaran roda yang sama

10 Felzien and Cronim, 1982 Pengaruh steering error yang terjadi pada kendaraan yang dilakukan oleh Felzien and Cronim tidak hanyak melibatkan rack and pinion, steering arm maupun tie rod. Penelitian yang dilakukan dengan melihat adanya pengaruh suspensi depan Mac Pherson terhadap steering error pada gerak belok kendaraan. Pengaruh suspensi itu sendiri sangat berhubungan dengan kondisi jalan yang dilewati kendaraan. Pembuktian yang dilakukan Felzien and Cronim pada saat kendaraan melewati suatu jalan yang tidak rata dimana salah satu ban depan terangkat. Adanya ketidakseimbangan antara roda kiri dan kanan tersebut akan membentuk sudut tertentu yang akan membuat kondisi ackerman sulit untuk di dekati. Perbedaan sudut yang terbentuk inilah yang menyebabkan kondisi steering error dapat terjadi. Optimasi masalah ini dilakukan Felzien and Cronim dengan cara analisa kinematik planar dan memodifikasi geometri suspensi terhadap constrain yang ada sehingga kondisi ideal dapat di dekati.

11 A Rahmani Hanzaki,dkk 2007 Dalam paper penelitian ini A Rahmani Hanzaki menjelaskan tentang kombinasi kinematik dengan optimasi sensitivitas pada pergerakan rack and pinion. Penelitian yang dilakukan teteap sama yaitu untuk meminimalisasi steering error pada kendaraan. Hal pertama yang dilakukan tentu tidak jauh berbeda dengan yang dilakukan peneliti sebelumnya yaitu dengan melakukan analisa kinematik planar pada sistem kemudi tersebut. A Rahmani Hanzaki itu sendiri menambahkan setelah melakukan analisa kinematik maka perlu dilakukan analisa sensitifitas untuk memprediksi bagaimana steering error dapat terjadi oleh manufacturing toleransi, assembly error dan clearence resulting yang disebabkan karena pemakaian. Pada saat analisa kinematik yang dilakukan mempunyai pengaruh terhadap sensitifitas dari parameter tersebut maka untuk meminimalkan steering error kedua cara tersebut harus bisa dipadukan.

12 M.Ashadi Fitrawan, 2012 analisa kinematis terhadap steering linkage dengan variasi posisi rack and pinion pada bidang horizontal dengan mengubah panjang tie rod tanpa variasi steering arm dan pergerakan rack and pinion untuk mendapatkan steering geometry yang dapat meminimalkan error dengan acuan kondisi gerak Ackerman. Dalam hal ini juga dianalisa stabilitas kendaraan dengan variable kecepatan, sudut belok terhadap beban muatan dan posisi muatan. Analisis dilakukan dengan melakukan perumusan pada sudut slip dan understeer index, sehingga dapat diketahui kondisi kendaraan tersebut akan mengalami understeer atau oversteer

13 U.Wasiwitono dkk,2012,analisa kinematis terhadap sistem kemudi tipe rack and pinion dengan meminimalkan steering error dengan variasi terhadap steering arm dan rack placement. Bagaimana pengaruh variasi panjangnya rack displacement untuk mendapatkan sudut belok dengan steering error yang paling minimum pada saat kendaraan melakukan manuver. Acuan dari sudut belok ideal pada penelitian adalah prinsip gerak belok ideal ackerman

14 Understeer sudut KONDISI slip rata-rata IDEAL roda depan lebih besar dari pada sudut slip rata-rata roda belakang (α r < α f ) KONDISI NYATA Oversteer Sudut slip rata-rata roda belakang lebih besar dibandingkan dengan sudut slip rata-rata roda depan (α f < α r )

15 PENEMPATAN RACK AND PINION PANJANG TIE ROD SUDUT STEERING ARM

16

17

18 Dimensi untuk sistem kemudi

19 AKTUAL Asumsi kendaraan berbelok ke kanan Maka δi=δr dan δ0=δl

20 Merupakan nilai Steering error yang dirumuskan dengan rumus : Jika di plot dalam grafik dengan asumsi kendaraan tetap berbelok ke kanan maka

21 Posisi semula 41 0,4 77, , , ,6461 0,7439 1,3442 1,8423 0, ,4926 3,6060 time δo δi tan δi cot δi cot δi+wb 1/cot δi+wb δoa SE , , ,01 109,1624 0, ,1943 0,0143 0, , ,1959 0,0002 0, ,02 109,11 0, ,2467 0,0667 0, , ,5049 0,0012 0,0667 0, ,03 109,0225 0, ,3342 0,1542 0, , ,0652 0,0027 0,1540 0, ,04 108,8999 0, ,457 0,277 0, , ,3405 0,0048 0,2763 0, ,05 108,7421 0, ,6152 0,4352 0, , ,1495 0,0076 0,4336 0, ,06 108,549 0, ,8091 0,6291 0, , ,5702 0,0109 0,6257 0, ,07 108,3204 0, ,039 0,859 0, , ,1937 0,0149 0,8526 0, ,08 108,0562 1, ,3053 1,1253 0, , ,4076 0,0195 1,1144 0, ,09 107,756 1, ,6084 1,4284 0, , ,6016 0,0246 1,4109 0, ,1 107,4197 1, ,9489 1,7689 0, , ,8784 0,0304 1,7421 0, ,11 107,0469 2, ,3274 2,1474 0, , ,1671 0,0368 2,1081 0, ,12 106,6374 2, ,7444 2,5644 0, , ,8259 0,0438 2,5085 0, ,13 106,1908 2, ,2008 3,0208 0, , ,4476 0,0514 2,9436 0, ,14 105,7067 3, ,6973 3,5173 0, , ,7673 0,0596 3,4131 0, ,15 105,1847 3, ,2349 4,0549 0, , ,6045 0,0685 3,9170 0, ,16 104,6242 4, ,8146 4,6346 0, , ,8337 0,0779 4,4555 0, ,17 104,0248 5, ,4374 5,2574 0, , ,3656 0,0880 5,0282 0, ,18 103,386 5, ,1045 5,9245 0,1038 9, ,1346 0,0987 5,6352 0, ,19 102,707 6, ,8173 6,6373 0,1164 8,5937 9,0918 0,1100 6,2767 0, ,2 101,9872 7, ,5772 7,3972 0,1298 7,7025 8,2006 0,1219 6,9524 0, ,21 101,2259 7, ,3857 8,2057 0,1442 6,9346 7,4327 0,1345 7,6626 0, ,22 100,4222 8, ,2446 9,0646 0,1595 6,2680 6,7661 0,1478 8,4072 0, ,23 99, , ,1558 9,9758 0,1759 5,6853 6,1834 0,1617 9,1865 0, ,24 98, , , ,9412 0,1933 5,1729 5,6710 0, ,0005 0, ,25 97, , , ,9633 0,2119 4,7195 5,2176 0, ,8497 0, ,26 96, , , ,0444 0,2317 4,3162 4,8143 0, ,7343 0, ,27 95, , , ,1873 0,2528 3,9556 4,4537 0, ,6547 0, ,28 94, , ,575 15,395 0,2754 3,6317 4,1298 0, ,6117 0, ,29 93, , , ,6708 0,2995 3,3394 3,8375 0, ,6058 1, ,3 92, , , ,0184 0,3253 3,0743 3,5724 0, ,6381 1, ,31 91, , , ,4418 0,3530 2,8331 3,3312 0, ,7096 1, ,32 89, , , ,9457 0,3828 2,6125 3,1106 0, ,8217 1, ,33 88, , , ,5351 0,4149 2,4100 2,9081 0, ,9762 1, ,34 87, , , ,2157 0,4497 2,2235 2,7216 0, ,1751 1, ,35 85,571 23, , ,9939 0,4876 2,0509 2,5490 0, ,4209 2, ,36 84, , , ,8771 0,5290 1,8905 2,3886 0, ,7169 2, ,37 82, , , ,8736 0,5744 1,7409 2,2390 0, ,0668 2, ,38 80, , , ,9929 0,6247 1,6008 2,0989 0, ,4753 2, ,39 78, , , ,2461 0,6808 1,4689 1,9670 0, ,9481 3,2895

22 Actual VS Ackerman δl aktual ackerman δr Steering Error Error lebih kecil Steering Error Steering Error δr

23 Dengan menaikkan dan menurunkan sejauh 1-5 cm, maka didapatkan besarnya stering error

24 Steering error (SE) - degree SE dengan perpindahan rack (sumbu "y") δ r (degree) (+) 1 cm (+) 2 cm (+) 3 cm (+) 4 cm (+) 5 cm (-) 1 cm (-) 2 cm (-) 3 cm (-) 4 cm (-) 5 cm posisi awal Menghasilkan steering error terkecil yaitu pada posisi rack diturunkan (-y) sejauh 5 cm yaitu Menyebabkan perubahan pada dimensi tie rod menjadi cm

25 Steering error (SE) - degree SE dengan penempatan rack (sumbu "Z") δ r (degree) (+) 1 cm (+) 2 cm (+) 3 cm (+) 4 cm (+) 5 cm (-) 1 cm (-) 2 cm (-) 3 cm (-) 4 cm (-) 5 cm posisi awal Perlakuan sama dengan menggeser rack terhadap sumbu z sejauh 1-5 cm dan menghasilkan perbedaan steering error yang sangat kecil dari posisi semula yaitu sebesar perubahan dimensi dari tie rod menjadi 36,748 cm.

26 Untuk variasi terhadap sudut steering arm ini diambil posisi rack yang memberikan nilai error minimum sebelumnya, yaitu diturunkan (-y) 5 cm dan dimajukan (z) 5 cm. Untuk sudut steering arm itu sendiri sebesar 1-5 derajat

27 Steerirng Error (SE) SE variasi sudut θ l δ r (degree) (+) 1 cm (+) 2 cm (+) 3 cm (+) 4 cm (+) 5 cm (-) 1 cm (-) 2 cm (-) 3 cm (-) 4 cm (-) 5 cm Posisi awal Terlihat pada gambar nilai yang memiliki nilai steering error terkecil ketika steering arm dibesarkan sebesar 5 derajat menjadi dan mempunyai nilai 0, Untuk perubahan panjang tie rod menjadi cm

28 Steerirng Error (SE) Steering Error δ r (degree) Posisi semula (+) 1 cm (+) 2 cm (+) 3 cm posisi rack minimum Dari gambar terlihat tren grafik untuk caster berhimpit dengan sudut chamber hal ini dapat dikatakan pengaruh caster terhadap chamber sangat kecil Tetapi jika dibandingkan dengan posisi rack yang memberikan steering error minimum, pengaruh chamber dan caster ini sangat besar dengan steering error.

29 Dari analisis yang telah dilakukan, dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut: Pada analisa kinematis spatial pada sistem kemudi ini, jarak rack ke sumbu axis roda (h), panjang tie rod (la) sudut steering arm (θ) sudut chamber dan posisi ban merupakan faktor yang berpengaruh terhadap steering error (SE). Penembatan rack lebih dekat dengan sumbu axis roda menambah panjang tie rod dan memperbesar sudut steering arm dapat meminimalkan steering eror. Dari hasil variasi h terhadap sudut axis roda didapatkan nilai steering error minimum sebesar dengan menghasilkan spesifikasi baru sebesar Tie rod (lt) = cm, Jarak rack ke sumbu axis roda (h) = 97 cm,maksimum sudut belok rata rata roda depan (sudut inner) = Dari hasil variasi h yang memberikan nilai Steering error minimum yang divariasikan lagi terhadap steering arm didapatkan posisi steering arm dinaikkan sejauh 5 cm dan mendapatkan panjang tie rod cm Pengaruh variasi posisi ban (Caster) dengan chamber 10 0 memberikan pengaruh yang kecil terhadap steering error, akan tetapi pengaruh tersebut akan besar jika dibandingkan dengan posisi rack yang memebrikan nilai error minimum.

30 1. Sutantra, I. Nyoman, Teknologi Otomotif, Teknik Mesin ITS, Surabaya, M.L Felzien and D.L. Cronin Steering Error Optimization of the MacPherson Strut Automotive Front Suspension, Mech. Mach. Theory P.A. Simionescu, M.R. Smith, Initial Estimates In The Design of Rack and Pinion Steeering Linkage, ASME J Mech, A.Rahmani Hanzaki, P.V.M. Rao, S.K. Saha, Kinematic and Sensitivity Analysis and Optimization of Planar Rack adn Pinion Steering Linkages. Mechanism and Machine Theory, 44:42-56, A.Rahmani Hanzaki, P.V.M. Rao, S.K. Saha, Modeling of Rack And Pinion Steering Linkage using Multibody Dynamic. In 12th IFToMM World Congress, Besancon(France), June M.Ashadi Fitrawan, Analisa Steering Linkage pada INKA GEA dan stabilitas dengan variable kecepatan, sudut belok terhadap beban muatan dan posisi muatan. Tugas Akhir Teknik Mesin ITS 7. Harmes Bastian Tampubolon, Analisa Planar Kinematika Mekanisme Sistem Kemudi Kendaraan Tipe Rack and Pinion. Tugas Akhir Teknik Mesin ITS

31