PERANCANGAN SISTEM KEMUDI MANUAL PADA MOBIL URBAN DIESEL 1 (SATU) PENUMPANG TUGAS AKHIR BIDANG KONSTRUKSI Diajukan kepada Universitas Muhammadiyah Malang Untuk Memenuhi Persyaratan Akademik Dalam Menyelesaikan Program SarjanaTeknik (S1) Oleh : MOKAHAMAD YUSUF EFFENDI 201010120311083 JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG 2015 i
POSTER ii
LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR Diajukan Kepada Universitas Muhammadiyah Malang Untuk Memenuhi Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana (S1) Teknik Mesin Disusun Oleh : Mokhamad Yusuf Effendi 201010120311083 Yang telah disahkan oleh : Dosen pembimbing I Dosen pembimbing II (Ir. Daryono. MT) (Ir. Eko Hariyadi, MT) Nip. 108.8909.0124 Nip. 108.9303.0292 Mengetahui, Ketua Jurusan Teknik Mesin (Ir. Daryono, MT) Nip. 108.8909.0124 iii
FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG Jl. Raya Tlogomas No. 246 Telp. (0341) 464318-21 Psw. 127 Fax. (0341) 460782 Malang 65144 Nama LEMBAR ASISTENSI TUGAS AKHIR : Mokhamad Yusuf Effendi Nim : 201010120311083 Bidang Keahlian : Konstruksi No. ST. Pem. TA : E.2 / 188 / FT / UMM / V / 2014 Judul : Perancangan Sistem Kemudi Manual Pada Mobil Urban Diesel 1 (Satu) Penumpang Pembimbing I : Ir. Daryono. MT No. CatatanAsistensi Paraf Dosen pembimbing I 1 Persetujuan Judul Dan Konsultasi Bab I 2 Konsultasi Bab I dan ACC Bab I 3 Konsultasi Bab II 4 ACC Bab II 5 Konsultasi Bab III 6 ACC Bab III 7 Konsultasi Bab IV 8 ACC Bab IVdan Seminar Hasil Malang, 20 Januari 2015 Dosen pembimbing I Ir. Daryono, MT iv
FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG Jl. Raya Tlogomas No. 246 Telp. (0341) 464318-21 Psw. 127 Fax. (0341) 460782 Malang 65144 Nama LEMBAR ASISTENSI TUGAS AKHIR : Mokhamad Yusuf Effendi Nim : 201010120311083 Bidang Keahlian : Konstruksi No. ST. Pem. TA : E.2 / 188 / FT / UMM / V / 2014 Judul : Perancangan Sistem Kemudi Manual Pada Mobil Urban Diesel 1 (Satu) Penumpang Pembimbing II : Ir. Eko Hariyadi. MT No. CatatanAsistensi Paraf Dosen pembimbing II 1 Persetujuan Judul Dan Konsultasi Bab I 2 Konsultasi Bab I dan ACC Bab I 3 Konsultasi Bab II 4 ACC Bab II 5 Konsultasi Bab III 6 ACC Bab III 7 Konsultasi Bab IV 8 ACC Bab IVdan Seminar Hasil Malang, 20 Januari 2015 Dosen pembimbing II Ir. Eko Hariyadi, MT v
LEMBAR SURAT PERNYATAAN Yang bertandatangan dibawah ini : Nama : Mokhamad Yusuf Effendi Nim : 201010120311083 Tempat/Tanggal Lahir : Kebumen, 21 September 1991 Jurusan Fakultas Instansi : TeknikMesin : Teknik : Universitas Muhammadiyah Malang Dengan ini menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa : Sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul Perancangan Sistem Kemudi Manual Pada Mobil Urban Diesel 1 (Satu) Penumpang yang diajukan untuk memperoleh gelar sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang, sejauh yang saya ketahui bukan merupakan duplikasi ( PLAGIASI ) dari skripsi yang sudah dipublikasikan dan/ atau pernah dipakai untuk mendapatkan gelar kesarjanaan di lingkungan Universitas Muhammadiyah Malang atau instansi manapun, kecuali bagian yang sumber informasinya saya kutipan dan daftar pustaka sebagaimana mestinya. Demikian surat pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya untuk digunakan sebagaimana mestinya. Malang, 20 Januari 2015 Yang menyatakan Mokhamad Yusuf Effendi vi
ABSTRAK Sistem kemudi adalah salah satu bagian penting dari mobil yang harus mampu untuk membelokkan arah kendaraan sesuai keinginan pengemudi, agar kendaraan mampu diatur dalam medan jalan yang tidak diinginkan. Pada perancangan ini, sistem kemudi yang dibuat adalah sistem kemudi untuk memenuhi kriteria regulasi teknis dari IEMC. Tujuan dari perancangan ini adalah untuk mendapatkan prosedur pembuatan sistem kemudi manual dan mendapatkan sistem kemudi manual pada mobil urban diesel 1 (satu) penumpang yang berfungsi untuk membelokkan atau mengatur arah kendaraan yang akan digunakan pada perlombaan IEMC ( Indonesia Energi Marathon Chalenge). Untuk mendapatkan hasil perancangan sistem kemudi manual maka dibutuhkan metode perancangan dengan langkah pertama menggambar desain yang dilengkapi dengan dimensi ukurannya agar mempermudah saat proses pembuatan,dilanjutkan pemilihan bahan, perhitungan komponen dan pemotongan bahan. Komponen yang dirancang adalah spindle untuk menyangga roda kendaraan, batang penghubung, ball joint, plat penghubung, batang kemudi dan roda kemudi. Dengan pemilihan bahan material pada komponen sistem kemudi ini menggunakan material Baja Karbon Kontruksi Mesin (JIS G 4501). Dengan perhitungan yang telah dilakukan maka didapatkan hasil : Spindle : F = 47,5 kg. Ball Joint Pada Spindle F = 22,03 kg. Batang Penghubung F = 22,40 kg. Batang Kemudi F = 24,75 kg. Roda Kemudi F = 0,59 kg. Dengan hasil perhitungan tegangan geser gabungan sebesar σ 1,2 = 63,34 dari tegangan geser ijin sebesar τ i = 88 digunakan. Kata kunci : kemudi, mobil, urban, diesel. kg mm kg mm 2 lebih kecil 2 masih dianggap aman untuk vii
ABSTRACT Steering system is one of an important part of the car who should be able to to deflect the direction of vehicles according to desire the driver, So that vehicles capable of being regulated in terrain that is not desirable. On designing this, a system of a rudder that made is a system steering wheel to meet the criteria of technical regulations IEMC. The purpose of this design was to get the wheel procedure manufacture of systems of manually and get manual steering system on an automobile urban diesel 1 ( one ) passengers which serves to deflect or set the direction of a vehicle that will be used in a race iemc. ( indonesia marathon energy chalenge ) Design to get the result it is required a method of manual steering system design with the first step drawing design equipped with dimension is in the process of manufacture, in order to restart the election materials, the component of the ingredients. Components designed is propping spindle for wheeled vehicles, connecting rod, ball joint, connecting plate stems steering wheel and the wheel. By election materials on the components of system the rudder material was used in the construction carbon steel an engine ( JIS G 4501 ). With calculation that has been done then was obtained the results : spindle: F = 47.5 kg, Ball joint on spindles F = 22,03 kg. connecting rod F = 22,40 kg stems the rudder F = 24,75 kg steering wheel F = 0.59 kg. with the sliding voltage calculation of joint kg σ 1,2 = 63,34 smaller than a permit voltage sliding as much as τ mm 2 i = 88 still considered safe for use. Keywords: steering wheel, car, urban, diesel. kg mm 2 viii
KATA PENGANTAR Dengan memanjatkan puji dan syuku rkepada kehadirat Allah SWT yang mana hanya atas limpahan rahmat, taufik, hidayah serta inayahnya laporan tugas akhir dengan judul PERANCANGAN SISTEM KEMUDI MANUAL PADA MOBIL URBAN DIESEL 1 (SATU) PENUMPANG. ini akhirnya dapat terselesaikan. Seiring penyusunan skripsi ini, terdapat hambatan dan rintangan yang dihadapi, namun berkat bantuan dari semua pihak segala kesulitan tersebut terasa ringan dan dapat teratasi. Oleh sebab itu sepatutnya saya ungkapkan terima kasih atas jasa baik yang selama ini telah diterima, baik nasehat, petunjuk, ide, saran, serta bimbingan berupa apapun sehingga penyusun dapat menyelesaikan sekripsi ini.ungkapan terima kasih tersebut disampaikan kepada : 1. Kedua orang tua yang selalu memberikan bantuan materiil maupun non materiil, mendo akan, mengingatkan akan pesan - pesannya yang tak akan terlupakan. Adik saya bely wijayanti tanpa lelah memberi semangat, doa serta dorongannya untuk saya. 2. Bapak Ir. Daryono. MT Selaku Dosen Pembimbing I yang telah memberikan bimbingan serta arahan selama penyusunan skripsi ini dilakukan. 3. Bapak Ir. Eko Hariyadi. MT. Selaku Dosen Pembimbing II yang telah memberikan masukan ide, serta saran sehingga terselesaikannya skripsi ini. 4. Bapak Ir. Daryono, MT. Selaku ketua jurusan teknik mesin UMM. 5. Bapak Budiono, SSi.MT. Selaku sekertaris jurusan teknik mesin UMM. 6. Bapak/Ibu Dosen yang telah bersedia memberikan bantuan berupa bimbingan teoritis secara langsung mau pun tidak langsung. ix
7. Teman teman sebimbingan, teman-teman seangkatan Teknik Mesin 2010 A, B, C dan D serta kepada seseorang yang selalu mendampingi saya dan selalu memberi semangat dalam proses pengerjaan skripsi ini. 8. Dulur-dulur aremania sejagad raya, dulur aremania koclok ilakes, lion devil, pazzo leone, original, hoolopes, curva sud arema, lionisme famiglia, 87 selobekity dll, serta keluarga besar aremania 86 yang saya banggakan yang tidak henti-hentinya memberikan dorongan dan semangat. 9. Amurwa indraswari tercinta yang sampai saat ini tanpa lelah memberi dorongan motifasi semangat hingga terselesaikannya tugas akhir. 10. Serta semua pihak yang belum tersebutkan, terima kasih banyak atas bantuan kalian semuannya. Dalam penyusunan sekripsi ini tentunya terdapat kekurangan yang tidak terbahas.oleh sebab itu segala kritik dan saran yang bersifat membangun akan sangat diharapkan untuk pengembangan teknologi terkait. Semoga ALLAH SWT memberikan sifat Rahim Nya kepada semua pihak yang tersebut diatas dan penyusun berharap semoga skripsi ini bermanfaat bagi penyusun dan pembaca Malang 20 Januari 2015 Mokhamad Yusuf Effendi x
DAFTAR ISI COVER...i POSTER...ii LEMBAR PENGESAHAN...iii LEMBAR ASISTENSI TUGAS AKHIR PEMBIMBING I...iv LEMBAR ASISTENSI TUGAS AKHIR PEMBIMBING II...v LEMBAR PERNYATAAN...vi ABSTRAK...vii KATA PENGANTAR...ix DAFTAR ISI...xi DAFTAR GAMBAR...xiv DAFTAR TABEL...xvi BAB I...1 PENDAHULUAN...1 1.1 Latar belakang...1 1.2 Rumusan masalah...2 1.3 Tujuan...3 1.4 Manfaat perancangan...3 1.5 Batasan masalah...4 1.6 Gambar desain...4 BAB II...6 TINJAUAN PUSTAKA...6 2.1 peraturan teknis rancangan kemudi pada regulasi IEMC 2014...6 2.1.1 Peserta...6 2.1.2 Pasal 47 dimensi...7 2.1.3 Pasal 52 jangkauan pandang...7 2.1.4 Pasal 55 kemudi dan radius belok...8 2.2 Sistem kemudi...9 2.2.1 Prinsip sistem kemudi...10 2.3 jenis sistem kemudi...10 2.3.1 berdasarkan tenaga yang digunakan...10 xi
2.3.2 berdasarkan jumlah roda yang bergerak...11 2.4 komponen sistem kemudi...12 2.4.1 Seering whell (roda kemudi)...12 2.4.2 Steering coloumn (batang kemudi)...13 2.4.3 Ball joint...15 2.4.4 Relay rod (batang penghubung)...16 2.4.5 Spindle...17 2.5 Poros...18 2.6 Baut...20 2.7 Pengelasan...23 2.7.1 Macam-macam penggunaan sambungan las...23 2.8 Diagram gaya bebas pada kendaraan...24 2.9 Tabel perbandingan pada sistem kemudi...26 BAB III...28 METODE PERANCANGAN...28 3.1 Waktu dan tempat...28 3.2 Bahan dan alat yang digunakan...28 3.3 Diagram alir perancangan sistem kemudi...29 3.4 Pembuatan alat...30 3.4.1. Idenstifikasi gambar...30 3.4.2. Perencanaan pemotongan (cutting plan)...30 3.4.3. Langkah pembuatan sistemkemudi...30 3.5 Langkah perakitan...35 3.6 Langkah finishing...35 BAB IV...37 PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN...37 4.1 Perhitungan...37 4.1.1 Spindle...37 4.1.1.1 perhitungan poros tempat atau penyangga roda...38 4.1.1.2 plat penghubung...41 4.1.2 Perhitungan ball joint pada spindle...42 4.1.3 Perhitungan batang penghubung...44 4.1.3.1 perhitungan batang penghubung pada spindle...44 4.1.3.2 perhitungan batang penghubung ke plat penghubung...45 4.1.4 Perhitungan ball joint pada plat penghubung...47 4.1.5 Perhitungan plat penghubung...49 4.1.6 Perhitungan batang kemudi...51 xii
4.1.7 Perhitungan roda kemudi...53 4.2 Pembahasan...54 BAB V...57 KESIMPULAN DAN SARAN...57 5.1 Kesimpulan...57 5.2 Saran...58 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xiii
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 : Roda Kemudi Besar...12 Gambar 2.2 : Roda Kemudi Kecil...13 Gambar 2.3 : Roda Kemudi Ellips...13 Gambar 2.4 : Steering Coloumn...14 Gambar 2.5 : Ball Joint pada Suspensi Independen...16 Gambar 2.6 : Relay Rod atau Batang Penghubung...26 Gambar 2.7 : Spindle Jenis Reverse Eliot...17 Gambar 2.8 : Spindle Jenis Eliot...17 Gambar 2.9 : Spindle Jenis Lemoine...18 Gambar 2.10 : Spindle Jenis Marmon...18 Gambar 2.11 : Diagram Gaya Bebas Pada Saat Kecepatan Maksimum...24 Gambar 2.12 : Diagram Bebas Kendaraan Saat Menanjak...24 Gambar 2.13 : Diagram Gaya Bebas Kendaraan Saat Menurun...25 Gambar 2.14 : Diagram Gaya Bebas Pada Kemudi...25 Gambar 3.1 Diagram alir perancangan sistem kemudi manual...29 Gambar 3.2 : Spindle...31 Gambar 3.3 : Batang Penghubung atau Relay Rod...32 Gambar 3.4 : Plat Penghubung Ball Joint...34 Gambar 3.5 : Batang Kemudi atau Steering Coloumn...33 Gambar 3.6 : Ball Joint...34 Gambar 3.7 : Roda kemudi...34 Gambar 4.2 : diagram gaya bebas pada spindle...39 xiv
Gambar 4.3 : Plat Penghubung Pada Spindle...41 Gambar 4.4 : Ball Joint...42 Gambar 4.5 : Batang Penghubung...44 Gambar 4.6 : Ball Joint Pada Plat Penghubung...47 Gambar 4.7 : Plat Penghubung...49 Gambar 4.8. : Batang Kemudi...51 Gambar 4.9 : Roda Kemudi...53 xv
DAFTAR TABEL Tabel 2.9 Tabel Perbandingan Pada Sistem Kemudi...26 Tabel 4.1 Poros Shaft...35 Tabel 4.2 Bahan untuk baut dan mur...42 xvi