Analisa Kinematik secara spatial untuk Rack and pinion pada Kendaraan hybrid roda 3 Sapujagad 2

(1)

Analisa Kinematik secara spatial untuk Rack and pinion pada Kendaraan hybrid

roda 3 “Sapujagad 2”

Oleh : Fachri Nugrahasyah Putra Nrp : 2108100107

Dosen Pembimbing :

Dr. Unggul Wasiwitono, ST, M.Eng

(2)

Latar Belakang

Keamanan

Kenyamanan

(3)

Keamanan

Steering

System

(4)

Perumusan Masalah

Sistem kemudi memainkan peranan penting dalam pengendalian kendaraan

Mensintesa system linkage kemudi agar kondisi ackerman dapat

didekati setiap radius putar

(5)

Batasan Masalah

Jalan yang dilalui tidak

bergelombang (halus/rata) dan kering

Tidak terjadi defleksi pada ban

Posisi rack pada sumbu (y) divariasikan sebesar 5cm kearah positif (naik) dan 5cm kearah negatif (turun)

Posisi rack pada sumbu (z) divariasikan sebesar 5cm

kearah positif (maju) dan 5cm

kearah negatif (mundur)

(6)

Tujuan penelitian

Menganalisa

kinematika system steering pada

mobil HyVi Sapujagad

Menganalisa pengaruh

penempatan rack dan sudut steering

arm terhadap

steering error

(7)

Prosedur Penelitian

Melakukan analisa analisa dengan sumber

literature terhadap buku, jurnal dan penelitian terdahulu tentang steering system

pada sebuah mobil.

Objek yang akan diteliti adalah kendaraan Hybrid Sapujagad

Analisa kinematik dengan pemodelan menggunakan software

kinematika

(8)

Simonescu and smith 2000

Mencari steering error dengan metode planar. Steering error sangat berpengaruh dari desain rack and pinion. Hasil yang baik bisa didapat dengan keakuratan

dimensi yang dipadukan dengan keadaan lingkungan.

PENELITIAN TERDAHULU

Unggul W. 2012

Analisa secara kinematis terhadap system kemudi tipe rack and pinion dengan meminimalkan steering error seminim mungkin dengan variasi rack placement

A. Fitrawan 2012

Analisa kinematis terhadap steering linkage dengan variasi 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 steering error

(9)

Dasar Teori



Sistem steering dikatakan ideal jika dapat digunakan sebagai pengendali arah untuk segala kondisi.



Menjamin serta menjaga stabilitas arah kendaraan pada segala jenis gerakan belok



Tidak membutuhkan tenaga yang besar dari pengemudi untuk menggerakan

roda kemudi dalam mengendalikan arah gerakan kendaraan

(10)

(11)

Steering System

Sistem ini mempunyai pinion gear pada

ujung dari poros lingkar kemudi. Yang

dihubungkan dengan rack datar dengan

gigi yang sesuai dengan gigi pinion. Sistem

ini memiliki rasio kemudi yang terbatas

sistem ini dihubungkan ke roda melalui tie

rod, yang mendorong steering arm pada

ujung yang lainnya.

(12)

Perilaku Kendaraan Belok Kondisi Ideal/Ackerman

Keterangan:

O = pusat belok ackermann

R_ack = radius belok ackermann (ideal) θ_i = sudut belok ideal

β = sudut slide slip kendaraan δ_f = sudut steer rata-rata roda depan a = Jarak roda depan ke centre of gravity b = jarak roda belakang ke centre of gravity

𝛿𝜊𝐴 = tan⁻¹ 1 cot 𝛿𝑖 + 𝑤𝑡𝑤𝑏

Keterangan :

𝛿𝜊𝐴 = Sudut belok ideal(𝐴𝑐𝑘𝑒𝑟𝑚𝑎𝑛𝑛) (°) 𝑤𝑡 = 𝑊𝑖𝑑𝑡ℎ𝑡𝑟𝑎𝑐𝑘 (m) 𝛿𝑖 = Sudut belok 𝑖𝑛𝑛𝑒𝑟 nyata (°) 𝑤𝑏 = 𝑊ℎ𝑒𝑒𝑙𝑏𝑎𝑠𝑒 (𝑚)

(13)

Steering Error

𝑆𝐸 = 𝛿𝑜𝐴 − 𝛿𝑜

𝑆𝐸 ∶ 𝑆𝑡𝑒𝑒𝑟𝑖𝑛𝑔 𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 ° 𝛿𝑜 ∶ 𝑆𝑢𝑑𝑢𝑡 𝑠𝑡𝑒𝑒𝑟 𝑂𝑢𝑡𝑒𝑟 𝑁𝑦𝑎𝑡𝑎 (°) 𝛿𝑜𝐴 ∶ 𝑆𝑢𝑑𝑢𝑡 𝑠𝑡𝑒𝑒𝑟 𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙(𝑎𝑐𝑘𝑒𝑟𝑚𝑎𝑛) (°)

SE berkaitan dengan perilaku kendaraan belok ideal/ackermann dengan

perilaku kendaraan belok nyata. Pada saat kendaraan berbelok maka roda akan

membentuk sudut sehingga kendaraan akan bergerak sesuai dengan sudut yang

dibentuk oleh roda.

(14)

Flowchart

^START

Pengambilan Data pengukuran Tie rod, steering

arm, rack and pinion

Pemodelan sistem kemudi

Analisa posisi rack and

pinion

Analisa panjang tie

rod

Analisa sudut pada steering

arm

Kesimpulan

END Besarnya steering error

(15)

BAB 4

Data dan Analisa

Panjang : 3300 mm

Lebar : 1700 mm

Tinggi : 1200 mm

Ground Clearance : 200 mm Wheel base : 2200 mm Track width : 1400 mm

Panjang Tie rod : 36.6 cm Panjang Steering arm : 13 cm Panjang rack and pinion : 65 cm Sudut steering arm : 𝟏𝟏𝟎, 𝟏𝟖°

Sudut belok maksimum : 30⁰

(16)

Pemodelan Steering System

Steering arm Tie Rod RACK AND PINION Tie Rod

Wheel Axis

h

l Camber

WHEEL

δr

Perpindahan Posisi rack pada sumbu y(+) naik

dan y(-) turun

(17)

Perpindahan Posisi rack pada sumbu z(+) maju dan

y(-) mundur

(18)

(19)

Analisa Kinematis Spatial dari Data Awal pada Sistem Kemudi

0 5 10 15 20 25 30 35

0 10 20 30 40

δ o

δi

aktual ackerman

Posisi rack berada pada ketinggian 14.5 cm dari wheel axis

Panjang tie rod 36.6 cm

Sudut steering arm 110.18

⁰

Nilai steering error 3.81

⁰

(20)

Analisa Kinematis Steering Error dengan Variasi “h” terhadap Wheel Axis

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

Steering error (SE) -degree

sudut inner (degree)

Steering Error (sumbu y)

(+) 15.5 cm

(+) 16.5 cm

(+) 17.5 cm

(+) 18.5 cm

(+) 19.5 cm

(-) 13.5 cm

(-) 12.5 cm

(-) 11.5 cm

(-) 10.5 cm

(-) 9.5 cm

posisi semula

Dari analisa perhitungan di atas terlihat bahwa steering

error yang paling kecil pada saat posisi rack diturunkan

sejauh 5 cm dari posisi

semula

(21)

Analisa Kinematis Steering Error dengan Variasi Perpindahan Rack ke Arah Sumbu “Z”

0 1 2 3 4

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32

Steering error (SE) -degree

Sudut Inner (degree)

Steering error (sumbu z)

(+) 1 cm (+) 2 cm (+) 3 cm (+) 4 cm (-) 1 cm (-) 2 cm (-) 3 cm (-) 4 cm (-) 5 cm posisi awal

Variasi penempatan rack terhadap sumbu “Z” ini memberikan steering error

minimum dengan

menempatkan rack ke arah

positif sebesar 5 cm

(22)

Analisa Kinematis terhadap Variasi sudut Steering Arm dengan Perpindahan Rack yang Memberikan Steering Error Minimum

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4

0 5 10 15 20 25 30 35

Steerirng Error (SE)

δi

SE variasi sudut 𝜃

^l

(+) 1 derajat (+) 2 derajat (+) 3 derajat (+) 4 derajat (+) 5 derajat (+) 6 derajat (-) 1 derajat (-) 2 derajat (-) 3 derajat gabungan awal

Dari tren grafik di atas semakin besar sudut steering

arm maka nilai dari steering error akan semakin kecil pula.

Hal ini terlihat bahwa dengan

menambahkan sudut 6

⁰

pada

steering arm menjadi 116.18

⁰

.

(23)

kesimpulan

1. Pada analisa kinematis spatial pada sistem kemudi ini, jarak rack ke sumbu axis roda (h), panjang tie rod (la) sudut

steering arm (𝜃) merupakan faktor yang berpengaruh terhadap steering error (SE). Penempatan rack lebih dekat dengan sumbu axis roda dan memperbesar sudut steering arm dapat meminimalkan steering eror.

2. Dari hasil variasi (h) kearah sumbu y yaitu dengan menaikan dan menurunkan posisi rack terhadap sudut axis roda didapatkan nilai steering error minimum sebesar 2.11⁰ dengan menghasilkan spesifikasi baru sebesar:

Tie rod (lt) = 35 cm

Jarak rack ke sumbu axis roda (h) sumbu y = 4.5 cm

Maksimum sudut belok rata rata roda depan (sudut inner) = 28.46⁰

3. Dari hasil variasi (h) kearah sumbu z terhadap sudut axis roda yaitu dengan memajukan dan memundurkan posisi rack didapatkan nilai steering error minimum sebesar 2.53⁰ dengan menghasilkan spesifikasi baru sebesar

Tie rod (lt) = 37 cm

Jarak rack ke sumbu axis roda (h) sumbu z = dimajukan 5 cm Maksimum sudut belok rata rata roda depan (sudut inner) = 30⁰

4. Dari hasil variasi “h” yaitu pada sumbu z dirubah menjadi 2 cm ke arah positif dan pada sumbu y dirubah menjadi 2 cm kearah negatif. Posisi tersebut divariasikan lagi terhadap steering arm dengan memperbesar sudut sebesar 6 derajat yang menghasilkan steering error yang paling minimal yaitu sebesar 0,9380⁰ ,panjang tie rod menjadi 36.24 cm, dengan sudut belok maksimum roda depan (inner) sebesar 28.66⁰.

(24)

Saran

