BAB III PERENCANAAN DAN PERHITUNGAN DESAIN RANGKA DAN BODY. Perhitungan Kekuatan Rangka. Menghitung Element Mesin Baut.

Transkripsi

1 BAB III PERENCANAAN DAN PERHITUNGAN DESAIN RANGKA DAN BODY.1 Diagram Alir Proses Perancangan Data proses perancangan kendaraan hemat bahan bakar seperti terlihat pada diagram alir berikut ini : Mulai Perhitungan Kekuatan Rangka Menghitung Element Mesin Baut Menghitung Poros Menghitung Bantalan Perhitungan Pegas Perhitungan Kendaraan Berdasarkan Kapasitas Gesek Perhitungan Gaya Hambat Kendaraan Gambar Teknik Kesimpulan Selesai Gambar..1 Diagram Alur Perancangan dan Perhitungan 47

2 . Data dan Spesifikasi Kendaraan Gambar. Kendaraan Hemat Bahan Bakar Perencanaan kendaraan ini menggunakan mesin 4 langkah yang telah dimodifikasi. Spesifikasi rangka kendaraan yang rencana akan dibuat : a. Panjang = 00 cm b. Lebar = 80 cm c. Tinggi = 110 cm d. Jarak sumbu = 14 cm. Penghitungan Rangka Perancangan rangka ini dirancang seringkas mungkin untuk mengurangi beban yang berlebih pada rangka, tapi dalam perancangan tetap memperhitungkan segala aspek yang diperlukan dalam perancangan. Selain itu dalam pembuatan kendaraan ini juga mempertimbangkan proses perawatan yang sangat penting untuk suatu kendaraan. 48

3 Dengan alternatif rangka yang ada, alternatif desain dengan model rangka H merupakan alternatif yang terbaik untuk acuan pembuatan kendaraan hemat bahan bakar. Karena untuk pembuatnnya lebih mudah dan tidak terlalu banyak penyambungan. Dan satu rangka ini menjadi satu rangka utama yang akan menompang mesin dan pengemudi. Gambar. Rencana Rangka Yang dimaksud rangka utama adalah bagian rangka yang memiliki kelurusan dari depan sampai belakang atau tidak terdapat sambungan sehingga akan didapat rangka yang lebih kuat. Rancangan dibuat seperti gambar, dalam perkembangannya rangka dibuat lebih rumit jika analisis kekuatan terbukti kuat maka rancangan riil bisa lebih kuat. Tinjauan yang sesuai keadaan riil sulit dilakukan secara manual dan perlu perangkat lunak. 49

4 Gambar.4 Diagram pembebanan Keterangan gambar: A, B = Titik tumpu beban kendaraan a, b dan c = Titik tumpu penampang Wm = Beban mesin W1 = Beban orang di penampang 1 W = Beban orang di penampang Pada analisis rangka kendaraan ini, data dari rangka dan beban statis utamanya adalah: 1. mesin. pengemudi. chassis Karena beban masing-masing diatas penempatannya simetris sama, maka secara riil tiap-tiap roda baik samping kanan maupun kiri mendapat pembebanan yang sama pula. 50

5 ..1. distribusi beban statis pada frame chassis kendaraan 1. Distribusi beban statis 1) Beban mesin didistribusikan ke sisi kanan dan sisi kiri rangka, dengan data sebagai berikut: Wm = 5 kg l l = 17 cm 1 Wm A1 l 1 C l A ΣMA1 = 0 Wm. l 1 - A. ( l 1 + l ) = A.4 = A = 4 A = 17,5 kg ΣMB = 0 A1 = A = 17,5 kg MC = 1,5.17 = 97,5 kg.cm 51

6 ) Beban pengemudi didistribusikan ke kanan dan ke kiri a) Penampang Beban di penampang adalah beban pengemudi sebesar 56 kg, karena beban ini diterima penampang maka beban dibagi, jadi beban yang digunakan untuk mengkalkulasi beban dipenampang adalah W = 56 kg: =8 kg l 1 l 1cm W B1 l 1 C l B ΣMA = 0 W. l 1 - B. ( l 1 l + ) = B.6 = 0 64 B = 6 B = 14 kg 1. B1= B = 14 kg MC = 14.1 = 18 kg.cm 5

7 b) Penampang 1 Beban yang digunakan adalah beban dari penumpang yang duduk telentang, jadi beban yang didapat adalah beban kaki pengemudi. W1 = 1 kg l 1 l 11,5 cm W1 BR1 l 1 C l BR ΣMA = 0 W. l 1 - BR. ( l 1 l + ) = ,5 BR. = BR = BR BR1 = 6,5 kg = BR = 6,5 kg MC = 6,5.11,5 = 74,75 kg.cm ) Perhitungan reaksi tumpuan rangka utama pada sumbu roda depan dan belakang 5

8 Dari beban yang dihitung diatas, maka dapat digunakan sebagai perhitungan. Beban yang diterima pada sumbu roda depan dan belakang digambarkan dan dapat dihitung dengan data sebagai berikut: A1 = 17,5 kg l 1 = 45 cm B1 = 14 kg l = 14 cm BR1= 6,5 kg l = 7 cm l 4 = 10 cm A1 B1 BR1 A l 1 C l D l E l 4 B ΣMA = 0 A1. l 1 + B1.( l 1+ l ) + BR1.( l 1+ l + l ) B. ( l 1 + l + l ) = 0 17, ,5.1 B.14 = 0 787, B.14 = 0 B = 471 5, 17, 405 kg 14 ΣMB = 0 A A1.( l + l + l 4 ) + B1.( l + l 4 ) + BR1. l 4 = 0 A 17, = 0 A , = 0 MC = A. l 1 = 0, = 96,775 kg.cm 94 5, A = 0, 595 kg 14 54

9 MD = A. ( l 1+ l ) A1. l = 0, ,5.14 = 970,105kg.cm ME = A. ( l 1+ l + l ) A1. ( l + l ) B1. l = 0, , = 174,04kg.cm Gambar.5 SFD dan BMD beban rangka yang terjadi... Ditinjau dari tegangan geser Bahan rangka alumunium paduan 1100 tegangan tarik MPa = 9,17kg/ mm Angka keamanan : 8, 9,17 1,146kg/ mm 8 Tegangan geser ijin bahan g 0,8. 0,8.1,146 0,9kg/ mm ijin Moment inersia bahan alumunium rangka 55

10 Gambar.6 Bentuk bahan rangka Luas bahan rangka : A , , 67 A 11, Moment inersia : mm Maka moment inersianya adalah: Gambar.7 Menghitung moment inersia I Ay. I Ay. I x 0. Ix 1 I I A B x A AA B x8844, 550 mm BB 8, , 67 8, ,

11 Dimana: I x = Moment inersia I A = Moment inersia bangun A I B = Momnet inersia bangun B y A = Titik berat A y B = Titik berat B Perhitungan tegangan yang terjadi pada rangka utama, maka yang mampu diterima oleh rangka adalah : F max A 14 11, 0,106kg/ mm ijin Dimana: = Tegangan (kg/mm ) Fmax = Gaya normal (kg) A = Luas (mm ) Ditinjau dari tegangan bengkok yang terjadi pada rangka utama Mmax 9701,05 I 8844,55 x 0,115 / kgmm ijin 57

12 ... Analisa titik berat Gambar.8 Titik berat kendaraan Data-data yang didapat: Beban kendaraan kosong Beban pengemudi Beban total Massa gandar depan Massa gandar belakang = 5 kg = 70 kg = 1 kg = 16,5 kg = 5 kg Gambar.9 Analisa titik berat dari samping 58

13 Dimana: TB = Titik berat H = Tinggi titik berat Lf = Jarak titik berat dari poros depan Lr = Jarak titik berat dari poros belakng L = Jarak sumbu roda Wr = Beban di roda belakang Wf = Beban di roda depan Dari data tersebut didapatkan jarak titik berat dari poros roda depan Lf = m r. L m = 1 = 407,47 mm Jarak titik berat dari poros roda belakang Lr = m f.l m = 16, = 19,05 mm Tinggi titik berat H = r+hf 59

14 Dimana, hf = m. L m. L f m.tan r sin = r/l= 0,/1,4 =0,1, Sehingga, m f. L m. L hf = m.tan 16,5.1,4 1.0,19 = 1. tan 0,1 0,5 = 0, 05 m 0,45 H = r + hf = 0,+0,05= 0,5 m r.4 Penghitungan Sambungan Rangka.4.1 Sambungan untuk penampang mesin Beban mesin dan chassis Beban di titik A = 5 kg = 17,5 kg = 171,675 N Spesifikasi baut : Baja liat dengan kandungan karbon 0,(%)C Tegangan tarik ijin 6 / mm a kg Tegangan geser ijin a 5,0(,075 ). a 60

15 a 6kg/ mm a 0,5.6 kg/ mm Model penyambungan adalah baut yang dibebani sejajar dan tegak lurus sumbu baut. Gambar.10 Sambungan baut (Sitanggang, N) Pada rangka nyatanya penyambungan akan dilakukan seperti gambar dibawah 61

16 Gambar.11 Pembebanan sambungan Penyambungan dengan menggunakan plat profil L ukuran 5 x 5 x yang memiliki tegangan tarik (terlampir) untuk menyambungkan penampang dengan rangka utamanya.. Gambar.1 Plat L penyambung Dengan penyambungan seperti itu maka baut mengalami gaya resultan, maka: Gambar.7 Gaya resultan 6

17 P s Gambar.1 Gaya resultan baut karena penyambungan terdapat di sisi kanan dan kiri maka beban yang diterima tiap bagian sambungan: P 171, A , 87 N Dan untuk gaya gesernya adalah P Ps 85, 87 Ps 4,918 N Torsi yang terjadi di tiap baut sebesar: TP. 5 T, , 944 N. mm Gaya ( F 1 ) yang terjadi terhadap baut: Lebar plat 5 mm, karena sumbu baut berada tepat ditengah plat penyambung, maka 5 : = 1,5 mm F1 T.(1,5 1,5 ) 1,5 1,5. F1 145,944 1,5 684,97 F1 1,5 F 85,87N 1 6

18 F F F 1,5 F1. 1,5 85, ,87N Gaya resultan yang terjadi: F R F R PF F95, 969 N R s 1 4, 91885, 87 Diameter baut FR. d. 4 FR.4 d. 95,969.4 d,14. d 40,75 6,8mm Dengan demikian baut yang akan digunakan adalah M8 dengan spesifikasi baut sebagai berikut: d = 8 mm d 1 = 6,647 mm d = 7,188 mm P = 1,5 mm H 1 = 0,677 mm Gaya akibat pengencangan = 10%.171,675 = 17,1675 N 64

19 Gaya total = 171, ,1675 = 188,5 N Faktor keamanan = 1, Maka W adalah = 188,5.1, = 5,99 N Jumlah baut (n) untuk mengikat di rangka utama pada penampang mesin adalah 8 baut, maka beban yang diterima baut (Ws): Wtotal Ws n 5,99 Ws 8,5N 8 Maka jumlah ulir ( z ) adalah: Ws z. dhq. 1 a 8, 5 z,06 mm,14,7. 188, Tinggi mur: H = z.p = 0,6.1,5 = 0,775 mm Ukuran standar H = 0,8.p H = 0,8.1,5 = 1 mm 65

20 Besar tegangan geser yang terjadi, K untuk ulir metris 0,84 b Ws... dkzp 1 8, 5, 08, 14,6.647,0.84,1.5,0.6 b Nmm / Pembebanan tegangan geser aksial murni Ws t. d1 4 8,5 t, ,647 0,8 / N mm.4. Sambungan untuk penampang pengemudi Beban pengemudi total = 70 kg Beban diterima penampang, 56: = 8 kg Maka W adalah: = m. f c = 8.1, =,6 kg Beban di titik A = 14 kg 17,4 N Spesifikasi baut : Baja liat dengan kandungan karbon 0,(%)C Tegangan tarik ijin 6 / mm a kg 66

21 Tegangan geser ijin a 5,0(,075 ). a a 6kg/ mm a 0,5.6 kg/ mm Sambungan yang digunakan untuk menyabung bagian ini berbeda dengan sambungan sebelumnya. Sambungan ini model sambungan baut dengan 1 irisan (tegangan geser tegak lurus dengan sumbu baut). Gambar.14 Pembebanan sambungan (Sitanggang, N) Diameter inti baut d = = 4. m. 4.,6 = 4, mm,14. Untuk keamanan dipilih baut dengan diameter lebih besar, yaitu baut M6. d = 6 mm d 1 = 4,917 mm d = 5,50 mm P = 1 mm H 1 = 0,541 mm 67

22 Karena penyambungan terdapat di sisi kanan dan kiri maka beban yang diterima tiap bagian sambungan: P 17, 4 A 68, 67 N Gaya akibat pengencangan f = 10%.68,67 N = 6,867 N Gaya total = 68,67 + 6,867 = 75,57 N Jumlah baut ( n ) 5, maka beban yang akan diterima baut adalah W s = W total n 75, 57 = 15, 107 N 5 Maka jumlah ulir ( z ) adalah: Ws z. d H. 1 q a 15,107 z 0,55mm,14.5,50.0,541. Tinggi mur: H = z.p = 0,55.1 = 0,55 mm 68

23 Menurut standar: H = 0,8.p H = 0,8.1 = 0,8 Besar tegangan geser yang terjadi, K untuk ulir metris 0,84 b b Ws... dkpz 1 15, 107, 14,4. 917,0. 84,0.1., 1 55 Nmm / Pembebanan tegangan geser aksial murni t t Ws. d1 4 15, 107,14 4.4,917 0,7959 Nmm /.5 Perencanaan dan Perhitungan Poros Poros adalah bagian dari elemen mesin yang sangat penting. Bukan hanya dalam permesinan produksi saja, pada kendaraan pun poros sangat dibutuhkan untuk mendistribusikan tenaga ke roda supaya kendaraan dapat berjalan sesuai harapan. Dalam perancangan kendaraan ini terdapat dua poros yang perlu direncanakan, yaitu: 69

24 .5.1 Perencanaan poros utama ( poros belakang ) Gambar.15 Desain poros belakang Perhitungan poros belakang jika dengan melihat dari pembebanan dan kecepatan asumsi. Massa yang akan diterima poros belakang 5 kg. F = massa. grafitasi F = 5 kg x 9,81 = 4,5 N Maka W adalah: W W f 4,5 l 5 1,74N / cm Berikut gambar dari gaya yang bekerja terhadap poros belakang kendaraan W A l 1 C l D l B 70

25 ΣMA = 0 l lw.( l1 ) RB.( l1 l l) = 0. 5, ( RB )4.( 4 5 )4 = 0 1, , RB 7 = 0 15, 75 RB = 171, 675 N 7 ΣMA = 0 RA = RB = 171,675 N MA = 0 MB = 0 MC = RA.4 = 171,675.4 = 410, N.cm MD = RA.49 - W.5.1,5 =171, ,74.5.1,5 =410, N.cm Momentnya sama besar, karena beban terdistribusi secara merata ditengah-tengah poros, besarnya moment yaitu: 410,N.cm Spesifikasi bahan poros: Bahan = ST 60 Tegangan tarik ( σ ) = 60 kg/ cm 71

26 Massa jenis ( ) = 7,89. 10kg / m Faktor keamanan ( Sf 1) = 6 Faktor keamanan ( Sf ) = 1, Tegangan geser ijin ( τ ) = (0,5-0,75). σ τ = 60 6,7 kg / (. Sf Sf ),1.6 1 mm Maka tegangan geser ijin ( τ ) = (0,5-0,75). σ τ =,8.5,7 = 1,9 kg/ mm = 18,69 N/ mm Kecepatan (V) = 50 km/jam = 8,5 m/menit Massa: a) Mesin = 5 kg b) Pengemudi = 70 kg c) Chassis = 17 kg Massa total W = 1 kg = 1.9,81 = 1196,8 N Maka daya yang dihasilkan adalah: W.V = 1196,8.8,5 = 166,8N m s = 16,6 kw,598 Hp 7

27 Maka torsi yang terjadi adalah: T = W.r = 1196,8. 0, = 59,046 N.m Maka putaran yang dihasilkan jika kendaraan melaju dengan kecepatan 50km/jam ( 8,5 cm/menit ) adalah: Jika n = kecepatan putar dalam rpm, maka kecepatan sudut dari roda adalah: = V r = 8,5 0, = 777,8 rad/min Karena perbandingan roda giginya adalah : 14 =,8 : 1, maka kecepatan sudut roda tersebut adalah: = 777,8..8 = 6,45 rad/menit Dan putaran dalam rpm : n =. = 6,45.,14 = 1008,5 rpm 7

28 Moment puntir ekuivalen Te M T 41,0 59,05 61,40.Nm Perhitungan diameter poros yang diijinkan : 16. Te d =. = ,14.18,64 = ,56 = 98800,5 = 46, mm.5. Perencanaan poros depan ( gandar ).16 Perencanaan gandar 74

29 Data gandar: Pengemudi di penampang = 1 kg Pegas daun Maka totalnya =,5 kg = 16,5 kg Karena diterima gandar maka 16,5 : = 8,5 kg Panjang = 160 mm Bahan = ST 60 Tegangan tarik ( σ ) = 60 kg/ cm Massa jenis = 7,89. 10kg / m Faktor keamanan ( Sf 1) = 6 Faktor keamanan ( Sf ) = 1, Tegangan geser ijin ( τ ) = (0,5-0,75). σ σ = 60 7,6 ( SfSf. ) 6.1, kg/ mm 1 Maka tegangan geser ijin ( τ ) = (0,5-0,75). σ τ =,8.5,7 = 1,9 kg/ mm = 18,69 N. mm Maka moment yang terjadi pada poros adalah M = W.L 75

30 = 8,5.160 =10 kg.mm Maka diameternya adalah M =. b. d 10 = 0,098.7,6. d d = 10:0,7448 d = 1 mm.6 Perencanaan dan Perhitungan Bantalan Poros.6.1 Perencanaan bantalan poros utama ( poros belakang ) Diameter poros = 45 mm Nomor seri bantalan = 6009 Diameter dalam ( d ) = 45 mm Diameter luar ( D ) = 75 mm Lebar bantalan ( B ) = 16 mm Radius bantalan ( r ) = 1,5 mm Kapasitas nominal dinamis spesifik ( C ) Kapasitas nominal statis spesifik ( Co ) = 1640 kg = 10 kg Putaran (n) = 1008,5 rpm Bantalan pada poros utama : Bantalan pada titik A (RA) = 76

31 RA = 1,45N = 17,5 kg RA17 5,,0015 Co10 (Lampiran. Tabel factor V, X, Y pada bantalan) V = 1, X = 0,56 Y =,0 Beban ekuivalen Pr = X.V.Fr + Y.Fa Pr = 0,56.1,.17,5 +,0.0 Pr = 11,76 kg Perhitungan umur bantalan Faktor keamanan: f n 1. n f f n n. 1008,5 0,4 1 0, Faktor umur: C fh fn. P 1640 fh 0,4. 1,9 11,76 77

32 Umur nominal bantalan: L n = 500. f h L n = 500.1,9 = 10744,5 jam Umur bantalan C L = Pa p x10 6 L = ,76 6 = 7114, Umur bantalan menrut sularso L h = 60Ḷ N = , ,5 = 44800,9 jam Keandalan umur bantalan, jika mengambil 99 % : L n = a 1. a. a. L h = (0,1) (44800,9) = 9414,5 jam 78

33 .6. Perencanaan bantalan poros depan (gandar) Diameter poros = 1 mm Nomor seri bantalan = 6001 Diameter dalam ( d ) = 1 mm Diameter luar ( D ) = 8 mm Lebar bantalan ( B ) = 8 mm Radius bantalan ( r ) = 0,5 mm Kapasitas nominal dinamis spesifik ( C ) Kapasitas nominal statis spesifik ( Co ) = 400 kg = 9 kg Bantalan pada poros utama Bantalan pada titik A (RA): WA = 8,5kg RA,8 5,006 Co9 (Lampiran. Tabel factor V, X, Y pada bantalan) V = 1, X = 0,56 Y = 1,71 Beban ekuivalen: Pr = X.V.Fr + Y.Fa Pr = 0,56.1,.8,5 +,0.0 Pr = 5,544 kg 79

34 Perhitungan umur bantalan Faktor keamanan: 1/. fn 0, , f0,4 n Faktor umur: C fh fn. P 400 fh 0,4. 0,0 jam 5,544 Umur nominal bantalan: L n = 500. f h L n = 500.0,0 = ,5 jam Umur bantalan C L = Pa p x10 6 L = ,54 6 = ,

35 Umur bantalan menrut sularso L h = 60Ḷ N = , ,5 = 6051, jam Keandalan umur bantalan, jika mengambil 99 % : L n = a 1. a. a. L h = (0,1) (6051,) = 1067,78 jam.7 Perhitungan Komponen-Komponen Shock Absorber dan Pegas Daun Kendaraan.7.1 Shock absorber Besarnya diameter kawat yang dipilih harus mampu untuk menahan beban kejut maksimum dari kendaraan serta mampu untuk meredam getaran atau lendutan-lendutan yang terjadi pada kendaraan tersebut sehingga pengendara dapat berkendara dengan nyaman dan nyaman 1) Mencari luasan diameter kawat Diketahui: Beban pengemudi Beban mesin dan chassis belakang = 70 kg = 5 kg 81

36 0,65. w tarik w, , kg.mm M P. D w kg.mm Mengingat bahwa Sedangkan M W. w w w M w ( ). d.,0 d 16 Maka besarnya diameter kawat pegas adalah: M W. w w w Maka: D W. 0,.. w d D ,. d.97, D 0,. d.97,5 d d d d 105. D. 0, D 0, , , 4. 97, 5. d, 5. 8, 5, 5 8

37 d d d 840 0,4.97, ,54 d 4,4mm 5mm Diameter lilitan pegas D = 8.d D = 8.5 D = 40 mm ) Jumlah lilitan aktif pegas Perhitungan jumlah lilitan untuk jenis-jenis jumlah gulungan yang tak aktif (ND) pada pegas tekan: 1 a) kedua ujung pegas polos, putaran kekanan, ND = b) kedua ujung pegas persegi dan digerinda, putaran kekanan, ND =1 c) kedua ujung pegas persegi dan digerinda, putaran kekiri, ND = d) kedua ujung pegas polos dan digerinda, putaran kekiri, ND = 1 Jenis ujung yang dipakai menghasilkan gulungan-gulungan yang mati atau tak aktif pada setiap ujung pegas tersebut, dan ini harus 8

38 dikurangi dari jumlah gulungan total untuk mendapatkan jumlah gulungan yang aktif. Maka: NN T N N1 1 N1 D ) Konstanta pegas Untuk mencari konstanta dan lendutan yang terjadi pada pegas maka harus diketahui terlebih dahulu diameter rata-rata lilitan pegas. Maka, mencari diameter lilitan rata-rata: D D D rata rata rata rata rata rata Dd 405,5 mm` Maka untuk mencari konstanta pegas dapat dicari dengan menggunakan rumus: GD. K 8. nd. 4 rata 84

39 Gambar.17 Pegas spiral ,5 K K 1000 K1, kgmm / Defleksi/lendutan yang disebabkan oleh beban sebesar W 1(kg) 8. W 1. d rata. n 4 d. G , ,96 mm 85

40 Panjang pegas spiral sewaktu dibebani beban sebesar 105 kg Dimana: L 8. dnd. 1 L L 66mm 1 p L 1= Panjang pegas sewaktu dibebani (mm) D = 8.d = Diameter pegas (mm) Panjang pegas sebelum diberi beban Dimana: L L 0 L 0 66,96 L 88,96mm 0 1 L 0 = Panjang pegas sebelum diberi beban (mm) L 1= panjang pegas sewaktu dibebani (mm) = lendutan/defleksi (mm) Jika diameter kawat adalah ds (mm), maka besarnya moment tahanan puntir kawat adalah: W w ( ). d 16 D T ( ). W1 86

41 Maka tegangan gesernya adalah: a a a a T W w 16. d 8. D. W1 kg / mm. d ,14.7 1,19kg / mm D. W. 1 Mencari tegangan tekan yang dijinkan pada bahan, maka didapat dengan menggunakan rumus: Dimana: tekan tekan tekan max V 1,19 1,6( kg/ mm) tekan = tegangan tekan yang diizinkan pada bahan (kg/ mm ) max =tegangan maksimal bahan V = factor keamanan Tegangan tekan yang terjadi pada bahan F tekan A 87

42 Dimana: A. d 4 A 0,785.5 A19,65mm Maka: Dimana: tekan tekan tekan F A ,65 5,( km/ mm) tekan = tegangan tekan yagn terjadi (kg/ mm ) F = beban maksimal (kg) A = Luas penampang ( mm ) Dari perhitungan yang telah dilakukan ternyata tekan < tekan atau (,6 kg/ mm ) < (5, kg/ mm ), maka bahan cukup kuat dan aman untuk digunakan. Poros Untuk mencari dimensi poros yang akan digunakan sebagai peredam pada suspensi maka harus menghitun terlebih dahulu luas 88

43 penampang atau diameter poros yang akan digunakan dengan asumsi bahwa poros yang akan digunakan terbuat dari bahan baja S0C, maka: F A ,785. d 0,785. d d d 105 0,785 1,67 mm.48 4 mm Ternyata dengan beban 105 kg dengan bahan poros yang sama tidak memerlukan diameter yang besar seperti pada poros sepeda motor yang berdiameter 10 mm. Mencari panjang poros L = 10.d L = L = 100 mm Dimana: L = Panjang poros (mm) d = Diameter poros (mm) Mur dan baut Perhitungan mur dan baut dilakukan untuk mengetahui diameter minimum dari mur. Faktor yang harus diperhatikan dalam perencanaan adalah gaya yang bekerja pada mur baut. 89

44 menentukan diameter mur pada batang penghubung d (mm), besarnya nilai tegangan yang diijinkan a 6 kg/ mm atau sama dengan 58,8 N/ mm. d d 4 F. a 4.105,14.6 d 4,7 mm Perancang memilih baut M6 untuk keamanan Keterangan: a =Tegangan geser yang diijinkan (kg/ mm ) F = Beban (kg) d = Diameter (mm) Gaya yang terjadi pada suspensi Gambar.18 Gaya pembebanan 90

45 yp cos phip. = cos = 10,4 kg Dimana: Py Cosphi P = Gaya yang terjadi pada sumbu y terhadap beban P = Besarnya susut yang terjadi terhadap sumbu y = Beban yang terjadi.7. Perhitungan pegas daun Dengan inovasi perancang, penggunaan pegas daun dapat digunakan untuk menjadi pegas yang multi fungsi. Selayaknya fungsi pegas daun, perancang juga merancangnya untuk dapat digunakan sebagai lengan ayun kendaraan. Berikut perhitungan untuk pegas daun. Direncanakan: Beban = 16,5 kg Panjang pegas daun (L)= 70 cm Lebar (b) Tebal (t) = 5 cm = 0, cm Spesifikasi pegas daun: = 50 MPa E = 10 x 10 N/ mm 91

46 Maksimum bebab terletak ditengah, maka: Tegangan bengkoknya adalah: M = W.L = 16,5.5 = 577,5 kg.cm Section modulus b. t Z = 6 = 5.0, 6 = 0,45 0,075 6 cm Untuk tegangan bengkoknya σ = M Z = 6.557,5 0,075 = 46kg/m Dan untuk defleksinya adalah: Momen inersia Lb. I = 1 =

47 =79,16 cm 4 Defleksinya. WL.. EI. 16,5.70 = ,16 x = x10 =1,.10 cm.8 Perhitungan Kendaraan Berdasarkan Kapasitas Gesek Dalam menentukan gaya gesek maksimum antara ban dengan jalan dapat dtentukan dari koefisien adhesi jalan dan parameter berat kendaraan..8.1 Gaya traksi kendaraan Gambar.19 Titik berat kendaraan Dimana: TB = Titik berat H = Tinggi titik berat 9

48 Lf = Jarak titik berat dari poros depan Lr = Jarak titik berat dari poros belakng L = Jarak sumbu roda Wr = Beban di roda belakang Wf = Beban di roda depan Diketahui sebelumnya: L = 140 mm Lf = 407,47 mm Lr = 19,05 mm H = 0,5 m. = 0,75 (lampiran) Fr = 0,014 (lampiran) Untuk gaya traksinya adalah: F X = =. W.( Lf fr. H ) / L. H 1 L 0, ,8.(0,40 0,014.0,5) /1,4 0,75.0,5 1 1,4 = 06,9 N 94

49 .8. Analisa perancangan rem Persamaan umum untuk sistem pengereman menurut hukum newton II untuk sumbu x, persamaannya dapat dilihat di bawah ini: F = m.a F rem - F X = m.a Maka F rem = F X + m.a V= V 0 - a.t Dimana: a = Perlambatan linier (m/s ) V 0 = Kecepatan Awal (m/s) V = Kecepatan akhir (m/s) t = Waktu perlambatan (s) F rem = Gaya pengereman (N) F X = Gaya normal kendaraan Sehingga jika V 0 =50 km/jam = 1,89 m/detik V = 0 m/s t = s (diasumsikan) V = V 0 - a.t 95

50 Maka percepatan yang dialami a = = V0 V t 1,89 0 = 6,95 m/s Gaya pengeramannya adalah: F rem = F X + m.a = 49,09+1.6,95 = 49,99 N.8. Analisa gaya gesek ban Gaya kendaraan yang terjadi adalah N = m.g F = = 1.9,81 = 1196,8 N k.n = 0, ,8 = 897,6 N Maka gaya yang diterima tiap ban adalah 897,6 F = 4,41N 4 96

51 Gaya yang terjadi ditiap permukaan ban jika luas permukaan ban yang bersinggungan dengan jalan adalah L = p.l = 8. = 4 cm Maka gayanya adalah = 4,41.4 =585,84 N.cm.9 Perhitungan Gaya Hambat yang Terjadi Pada Kendaraan Gambar.0 Rencana Desain Body Kendaraan Secara sederhana perancang memperhitungkan gaya hambat yang terjadi pada kendaraan yang dialami kendaraan dengan kecepatan 50 km/jam. Dengan data sebagai berikut, maka: 97

52 Direncanakan: Beban: a. Beban pengemudi = 70 kg b. Beban mesin = 5 kg c. Lain-lain = 17 kg k roda Total = 0,75 (lampiran) = 1 kg Kecepatan (V) = 50 km/jam = 1,89 m/detik udara = 1,18 kg/ m ( 5 C) Maka untuk gaya kendaraan yang terjadi adalah N = m.g F 1= = 1.9,81 = 1196,8 N k.n = 0, ,8 = 897,6 N Maka daya kendaraan tanpa hambatan adalah = F 1.V = 897,6.1,89 = 1467,94 N.m/detik 98

53 Untuk gaya hambat angin atau tekanan yang terjadi pada permukaan datar jika kecepatan anginnya rata-rata kecepatan angin lingkungan adalah P = V.. g. g 1,89 =.1,18.9, 81.9,81 = 11,8 N/m Dimana: P: Tekanan (N/m ) V: Kecepatan (km/jam) g : Kecepatan grafitasi (m/detik) : Berat jenis udara (kg/ m ) Gaya hambat yang terjadi pada saat permukaan diam adalah Gambar.1 Ukuran permukaan Perhitungan gaya jika tekanan udara menekan pada permukaan datar dengan kecepatan yang telah ditentukan 99

54 Gambar. Gaya pada permukaan datar 1) Permukaan 1 F = P.A = 11,8.(0,67.0,8) = 61,01 N/m ) Permukaan F = P.A = 11,8.(0,6.0,8) =,78 N/m ) Permukaan F = P.A 100

55 = 11,8.(0,5.0,8) =,76 N/m Gaya kendaraan jika terjadi hambatan pada saat kendaraan melaju adalah 1) Permukaan 1 = (F 1+ F ).V = (897,6 + 61,01). 1,89 = 115,7 N/m ) Permukaan = (F 1+ F ).V = (897,6 +,78). 1,89 = 19,6 N/m ) Permukaan = (F 1+ F ).V = (897,6 +,76). 1,89 = 1784,08 N/m Hambatan yang terjadi di permukaan jika permukaan tersebut dibuat sudut sesuai dengan aergonomi kendaraan adalah 101

56 Gambar. Ukuran sudut permukaan Gaya hambat pada permukaan 1 = F.cos 4 = 61,01.0,7 = 44,54 N/m Gaya hambat pada permukaan = F.cos 70 =,78.0,4 = 11,15 N/m Gaya hambat pada permukaan = F.cos 0 =,76.0,98 =, N/m 10

57 Gaya kendaraan jika melaju dengan permukaan yang bersudut adalah 1) Permukaan 1 = (F 1+ F ).V = (897,6 + 44,54). 1,89 = 1086,6 N/m ) Permukaan = (F 1+ F ).V = (897,6 + 11,15). 1,89 = 16,8 N/m ) Permukaan = (F 1+ F ).V = (897,6 +,). 1,89 = 1777,75 N/m Maka dengan perubahan sudut yang dilakukan perancang ternyata bisa menurunkan hambatan angin yang dapat mempengaruhi laju kendaraan. 10

58 104