ANALISA STATIS PADA STRUKTUR RANGKA CHASSIS KENDARAAN RODA TIGA SKRIPSI

Transkripsi

1 ANALISA STATIS PADA STRUKTUR RANGKA CHASSIS KENDARAAN RODA TIGA SKRIPSI Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik Oleh : FARIS ADITYA PUTRA NIM. I JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA commit 2014 to user

2 ii

3 iii

4 KATA PENGANTAR Puji syukur kehadirat Allah SWT atas segala nikmat, rahmat serta bimbingan-nya sehingga penulis dapat menyyelesaikan skripsi ini yang berjudul Analisa statis pada struktur rangka chassis kendaraan roda tiga dengan lancar. Penulisan skripsi ini dimaksudkan untuk memenuhi salah satu syarat guna memperoleh gelar sarjana teknik di Jurusan Teknik Mesin Universitas Sebelas Maret Surakarta. Dalam pelaksanaan Tugas Akhir ini penulis mendapatkan bantuan, bimbingan, pengalaman dan pelajaran yang sangat berharga dari berbagai pihak. Oleh karena itu pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan terimakasih kepada semua pihak yang telah memberikan bantuannya baik secara langsung dan tidak langsung. Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada: 1. Ibu, Bapak dan seluruh keluarga yang dirumah atas segala dukungan yang sangat besar baik secara moral ataupun material. 2. Bapak Wibowo, S.T., M.T., selaku Pembimbing I tugas akhir atas segala bimbingan dan nasehatnya. 3. Bapak Eko Prasetyo B., S.T., M.T., selaku Pembimbing II tugas akhir atas kesediaan membimbing penulis dalam mengerjakan tugas akhir. 4. Bapak Didik Djoko Susilo, S.T., M.T., dan Bapak Dr. Dominicus Danardono, S.T.,M.T. selaku Dosen Penguji atas segala masukan dan nasehatnya untuk menjadikan tugas akhir ini lebih baik. 5. Bapak-bapak dosen di jurusan Teknik Mesin UNS. 6. Seluruh teman-teman angkatan 2010 yang saya cintai dengan sepenuh hati yang telah memulai perjuangan bersama. 7. Anggun Kharisma Rani dan seluruh teman-teman Nur Fadliilah atas do a, semangat, dan motivasi yang telah diberikan dan membantu untuk membuktikan bahwa (muhammad:7) itu benar dan nyata. 8. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu, atas segala bantuanya dalam proses penulisan skripsi ini. iv

5 Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih banyak terdapat kekurangan, untuk itu masukan dan saran yang membangun akan penulis terima dengan ikhlas dan penulis ucapkan terimakasih. Penulis berharap semoga skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi penulis khususnya dan bagi pembaca pada umumnya. Surakarta, 19 Desember 2014 Penulis v

6 ABSTRAK ANALISA STATIS PADA STRUKTUR RANGKA CHASSIS KENDARAAN RODA TIGA Faris Aditya Putra Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta Penelitian ini bertujan untuk manganalisa secara statis struktur rangka chassis kendaraan roda tiga. Kendaraan ini memiliki dua rangka yang dibuat terpisah dan digabungkan dengan pivot joint dimana rangka depan menahan satu roda dan rangka belakang menahan dua roda. Struktur rangka chassis dimodelkan dalam 3D CAD untuk disimulasikan dan dianalisa kekuatan dan kekakuan struktur dengan hasil tegangan maksimal, safety factor, dan deformasi sehingga dapat diketahui kegagalan terhadap pembebanan atau impak dari arah depan, belakang, dan pembebanan vertikal. Hasil penelitian menunjukkan struktur rangka chassis yang telah dianalisa mengalami peningkatan kekuatan dan kekakuan setelah perbaikan desain dilakukan, struktur rangka chassis tidak mengalami kegagalan dengan safety factor pada impak depan sebesar 1,78 dengan tegangan maksimal sebesar 349,7 MPa dan deformasi maksimum sebesar 6,19 mm, pada impak belakang sebesar 2,73 dengan tegangan maksimal sebesar 260,2 MPa dan deformasi maksimum sebesar 17,9 mm, dan pada pembebanan vertikal sebesar 3,35 dengan tegangan maksimal sebesar 211,89 MPa dan deformasi maksimum sebesar 5 mm. Kata kunci: struktur rangka chassis, impak depan, impak belakang, pembebanan vertikal, tegangan maksimal, safety factor, deformasi. vi

7 ABSTRACT STATIC ANALYSIS ON CHASSIS FRAME STRUCTURE OF THREE-WHEELED VEHICLE Faris Aditya Putra Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta The purpose of this study is to analyzed statically the chassis frame structure of three wheeled vehicle. The structure of this vehicle have two frames that made separately and connected by pivot joint which the front frame held one wheel while the rear frame held a pair of wheels. Chassis frame structure was modeled in 3D CAD to be simulated and analyzed the strength and stiffness with a maximum stress, safety factor, and deformation as a result so that the failure of load or impact from the front, rear, and vertical loading can be known. The result showed that the strength and the stiffnes of chassis frame structure which had been analyzed has increased after redesign. The structure of the chassis no longer fail with a safety factor at 1,78 in the front impact case with a maximum stress at 349,7 MPa and a deformation at 6,19 mm, 2,73 in the rear impact case with a maximum stress at 260,2 MPa and a deformation at 17,9 mm, and 3,35 in vertical loading case with a maximum stress at 211,89 MPa and a deformation at 5 mm. Keywords: chassis frame structure, front impact, rear impact, vertical loading, maximum stress, safety factor, deformation. vii

8 DAFTAR ISI Halaman Judul... i Surat Tugas... ii Lembar Pengesahan... iii Kata Pengantar... iv Abstrak... vi Daftar Isi... viii Daftar Gambar... ix Daftar Tabel... xi Daftar Rumus... xi BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Peumusan Masalah Batasan Masalah Tujuan dan Manfaat Sistematika Penulisan... 3 BAB II LANDASAN TEORI Tinjauan Pustaka Dasar Teori Chassis Metode Elemen Hingga Simulasi Solidworks Kendaraan Roda Tiga Impak Metode Quasi-dinamik Pembebanan vertikal BAB III METODE PENELITIAN Alat dan Bahan Alat Bahan Metode Penelitian BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Validasi Validasi Analisa Statis pada Jurnal Validasi Analisa Statis Pemodelan Struktur Rangka Perbandingan Analisa Statis pada Jurnal dan Pemodelan Proses Disain Rangka Penelitian Nilai Pembebanan Impak Depan Impak Belakang Beban Vertikal Hasil Simulasi BAB V PENUTUP Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN viii

9 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Aplikasi metode elemen hingga (MEH)... 7 Gambar 2.2 Kendaraan roda tiga dengan dua roda di depan... 8 Gambar 2.3 Kendaraan roda tiga dengan dua roda di belakang... 8 Gambar 2.4 Kendaraan roda tiga... 9 Gambar 2.5 Pivot joint... 9 Gambar 2.6 Tes impak pada kendaraan Gambar 2.7 Distribusi berat pada chassis Gambar 3.1 Kendaraan roda tiga Gambar 3.2 Diagram alir penelitian Gambar 3.3 Desain kendaraan roda tiga menggunakan Solidworks Gambar 3.4 Tampak samping desain kendaraan roda tiga Gambar 4.1 Desain rangka pada jurnal Gambar 4.2 Arah pembebanan dan tumpuan impak depan pada jurnal Gambar 4.3 Hasil simulasi impak depan pada jurnal Gambar 4.4 Arah pembebanan dan tumpuan impak belakang pada jurnal Gambar 4.5 Hasil simulasi impak belakang pada jurnal Gambar 4.6 Arah pembebanan dan tumpuan impak depan pada pemodelan Gambar 4.7 Hasil simulasi impak depan pada pemodelan Gambar 4.8 Arah pembebanan dan tumpuan impak belakang pada pemodelan 20 Gambar 4.9 Hasil simulasi impak belakang pada pemodelan Gambar 4.10 Desain rangka depan Gambar 4.11 Desain rangka belakang Gambar 4.12 Poros pada pivot joint Gambar 4.13 Desain pivot joint Gambar 4.14 Hasil desain rangka Gambar 4.15 Letak tumpuan impak depan Gambar 4.16 Pembebanan impak depan Gambar 4.17 Meshing impak depan Gambar 4.18 Hasil simulasi impak depan Gambar 4.19 Letak tegangan maksimum impak depan Gambar 4.20 Deformasi simulasi impak depan Gambar 4.21 ( a ) Dudukan shock depan sebelum dirubah Gambar 4.21 ( b ) Dudukan shock depan setelah dirubah Gambar 4.22 Letak tegangan maks. impak depan setelah desain diperbaiki Gambar 4.23 Letak tegangan maks. impak depan dengan pembebanan 2g Gambar 4.24 Deformasi simulasi impak depan setelah desain diperbaiki Gambar 4.25 Letak tumpuan impak belakang Gambar 4.26 Pembebanan impak belakang Gambar 4.27 Meshing impak belakang Gambar 4.28 Hasil simulasi impak belakang Gambar 4.29 Letak tegangan maksimum impak belakang Gambar 4.30 Deformasi simulasi impak belakang Gambar 4.31 ( a ) Rangka bawah sebelum dirubah Gambar 4.31 ( b ) Rangka bawah setelah dirubah Gambar 4.32 Rangka bawah menggunakan profil hollow Gambar 4.33 Letak tegangan maks. impak belakang setelah desain diperbaiki 40 ix

10 Gambar 4.34 Deformasi simulasi impak belakang setelah desain diperbaiki Gambar 4.35 Letak tumpuan pembebanan vertikal Gambar 4.36 Pembebanan vertikal Gambar 4.37 Meshing pembebanan vertikal Gambar 4.38 Hasil simulasi pembebanan vertikal Gambar 4.39 Deformasi simulasi pembebanan vertikal x

11 DAFTAR TABEL Tabel 4.1 Hasil simulasi pembebanan pada jurnal dan pemodelan Tabel 4.2 Perbandingan safety factor hasil simulasi pembebanan Tabel 4.2 Perbandingan deformasi maksimum hasil simulasi pembebanan DAFTAR RUMUS Rumus 4.1 Rumus safety factor Rumus 4.2 Rumus persentase perbedaan hasil Rumus 4.3 Rumus pembebanan total xi