HONDA GRAND SPORT 1995
TUGAS AKHIR
Disusun Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Strata-1 (S1) Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri
Universitas Mercu Buana
Disusun Oleh:
NAMA : GESANG TRIAJI
NIM : 01302-068
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
UNIVERSITAS MERCU BUANA
2009
TUGAS AKHIR
PERANCANGAN RANGKA SEPEDA MOTOR
HONDA GRAND SPORT 1995
Disusun Oleh :
Nama : Gesang Triaji NIM : 01302 - 068
Tugas Akhir ini diajukan untuk memenuhi Persyaratan kurikulum sarjana strata satu (S-1) Program Studi Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri Universitas Mercu buana
Disetujui dan diterima oleh :
Mengetahui
Koordinator Tugas akhir Dosen Pembimbing
Perkembangan industri sepeda motor di Tanah Air semakin pesat dan tampak bergairah, akan tetapi perkembangannya tidak tertuju kepada pengembangan teknologi melainkan pengekonomisan produk, hal ini membuat minimnya variasi sepeda motor yang ada. Melihat kenyataan tersebut, tugas akhir ini mencoba memberikan masukan, ide desain yang berbeda meliputi unsur rangka serta sistem suspensinya. Dilengkapi dengan penjelasan mengenai berbagai unsur-unsur geometri yang penting dalam merancang sebuah sepeda motor. Selain itu pula faktor keamanan sangatlah penting dalam memproduksi suatu produk, untuk itu penulis menggunakan bantuan sofware MSC/NASTRAN 70.5. Dilanjutkan dengan perhitungan traksi dari sepeda motor dan uji jalan, dengan harapan sepeda motor hasil rancangan masih dalam kategori aman untuk dipergunakan. Kemudian didapat hasil perancangan sepeda motor ini masih dalam keadaan aman secara statik, secara perhitungan traksi dan cukup baik saat uji jalan, akan tetapi sistem suspensinya masih kurang memuaskan.
Industrial growth of motorcycle in Indonesia become so fast progressively and more enthusiastic, however it growth is not gone to technological development but to product economize, this makes less variation of the existing motorcycle. Seeing the fact, this final assignment try to give input, different idea of design covering chassis element and also suspension system. Provided with the clarification about various important elements geometry in designing a motorcycle. Also safety factor is very important in producing a product, because of it the writer use aid software MSC/NASTRAN 70.5. Continued with calculation of traction from motorcycle and road test, hoping that the motorcycle still in the safe mode to used. The result this motorcycle still in the safe mode in static analysis, traction calculation, and road test but the suspension system didn’t work properly.
Halaman LEMBAR PERNYATAAN ... i LEMBAR PENGESAHAN ... ii ABSTRAKSI ... iii ABSTRACT... iv KATA PENGANTAR ... v
DAFTAR ISI... viii
DAFTAR GAMBAR ... xi
DAFTAR TABEL... xiii
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah... 1
1.2 Maksud dan Tujuan... 2
1.3 Pembatasan Masalah ... 2
1.4 Sistem Penulisan ... 2
BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Tipe Sepeda Motor... 4
2.1.1 Sport ... 5
2.1.2 Cruiser ... 6
2.1.3 Scooter... 7
2.1.4 Offroad ... 8
2.1.5 Underbone ... 9
2.2 Tipe Rangka (Frame) Sepeda Motor ... 10
2.2.1 Double Cradle / Deltabox... 11
2.3.1 Tipe Suspensi Depan Teleskopik ... 15
2.3.2 Tipe Suspensi Depan Hub Center ... 15
2.3.3 Tipe Suspensi Depan Double Link ... 16
2.3.4 Tipe Suspensi Depan Telelever... 17
2.3.5 Tipe Suspensi Belakang Double Shock ... 17
2.3.6 Tipe Suspensi Belakang Monoshock ... 19
BAB III GEOMETRI SEPEDA MOTOR 3.1 Wheelbase ... 24
3.2 Rake and Trail ... 27
3.2.1 Rake... 27
3.2.2 Trail ... 28
3.3 Center of Grafity ... 29
3.4 Geometri Swing Arm Belakang ... 31
BAB IV PERANCANGAN SEPEDA MOTOR 4.1 Spesifikasi ... 35
4.2 Desain... 38
4.2.1 Desain Geometri Sepeda Motor ... 40
4.2.2 Desain Rangka Utama... 40
BAB V HASIL ANALISIS PERANCANGAN DAN PENGUJIANNYA
5.1 Analisis Statik Pada Struktur Rangka Sepeda Motor ... 45
5.1.1 Identifikasi Struktur ... 45
5.1.2 Pemodelan Struktur Rangka Sepeda Motor ... 46
5.1.2.1 Penentuan Titik Koordinat (Nodal)... 47
5.1.2.2 Pemilihan Sifat Fisik Material ... 48
5.1.2.3 Penentuan Jenis Elemen... 48
5.1.2.4 Pembuatan Elemen... 49
5.1.2.5 Pembebanan (Load) ... 51
5.1.2.6 Tumpuan (Constraint)... 52
5.1.3 Analisis Statik Struktur Rangka Sepeda Motor ... 52
5.1.3.1 Defleksi yang Terjadi ... 52
5.1.3.2 Tegangan yang Terjadi... 53
5.2 Perhitungan Traksi ... 55
5.3 Uji Jalan ... 56
5.3.1 Uji Kecepatan dengan Uji Pengereman ... 57
5.3.2 Uji Percepatan ... 58
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN 6.1 Kesimpulan ... 60
6.2 Saran... 61 DAFTAR PUSTAKA
Tabel Halaman
2.1 Kelebihan dan Kekurangan Mekanisme Monoshock dengan Link ... 20
2.2 Kelebihan dan Kekurangan Mekanisme Monoshock dengan Konstruksi Lengan Ayun Cantilever ... 23
3.1 Data Jarak Wheelbase Pada Beberapa Jenis Sepeda Motor ... 26
3.2 Pengaruh CoG Pada Saat Akselerasi dan Deselerasi ... 31
4.1 Spesifikasi Standard Sepeda Motor Honda Grand 1995 ... 36
4.2 Keuntungan Frame Tubular Steel Pipe ... 41
5.1 Koordinat Tiap Nodal Rangka Sepeda Motor ... 47
5.2 Sifat Fisik Material ... 48
Gambar Halaman
2.1 Sepeda Motor Tipe Sport ... 5
2.2 Sepeda Motor Tipe Naked Sport ... 6
2.3 Sepeda Motor Tipe Cruiser... 7
2.4 Sepeda Motor Tipe Scooter... 8
2.5 Sepeda Motor Tipe Offroad ... 9
2.6 Sepeda Motor Tipe Underbone... 10
2.7 Tipe Rangka Deltabox dengan Pipa Bulat ... 12
2.8 Tipe Rangka Backbone ... 13
2.9 Tipe Rangka Monocoque ... 13
2.10 Suspensi Depan Tipe Teleskopik... 15
2.11 Suspensi Depan Tipe Hub Center ... 16
2.12 Suspensi Depan Tipe Telelever ... 17
2.13 Suspensi Belakang Tipe Double Shock... 18
2.14 Suspensi Belakang Tipe Monoshock... 19
2.15 Desain Link-link Pada Suspensi Belakang Monoshock ... 21
2.16 Suspensi Belakang Tipe Cantilever ... 22
2.17 Suspensi Belakang Tipe Hubungan Langsung... 22
3.1 Jarak Wheelbase Pada Sebuah Sepeda Motor... 26
3.2 Rake and Trail ... 27
3.3 Macam Trail... 29
3.4 Letak CoG (Center of Grafity)... 29
3.5 CoG (Center of Grafity) Saat Akselerasi ... 30
4.1 Sepeda Motor Honda... 36
4.2 Styling Awal Rancangan Sepeda Motor... 39
4.3 Styling Kedua Rancangan Sepeda Motor... 39
4.4 Lateral Displacement Pada Suspensi Teleskopik... 43
4.5 Rangka Seluruh Desain Sepeda Motor Hasil Perancangan ... 44
5.1 Gambar Sepeda Motor dan Rangkanya... 45
5.2 Bentuk Elemen Material Pipa ... 48
5.3 Pembebanan Gravitasi... 51
5.4 Pemodelan Rangka Secara Keseluruhan ... 52
5.5 Defleksi yang Terjadi ... 53
5.6 Tegangan Tarik Pada Rangka Sepeda Motor... 54
5.7 Perhitungan Traksi ... 55
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Seiring dengan perkembangan zaman, kebutuhan akan teknologi semakin meningkat. Teknologi kini tidak hanya konsumsi individu yang modern akan tetapi adalah bagian dari kehidupan manusia sehari-hari yang akan selalu dibutuhkan dan akan terus mengalami perkembangan sesuai dengan kebutuhan yang diinginkan manusia itu sendiri.
Sejak diproduksinya sebuah sepeda motor baik oleh produsen di Eropa maupun di Asia, tampaknya kemajuan teknologi di bidang transportasi khususnya roda dua mulai berkembang.
Industri sepeda motor di Indonesia adalah salah satu industri sepeda motor yang terbesar dibanding industri lainnya. Berdasarkan data yang dikeluarkan oleh Kepolisian pada tahun 2000, sudah terdaftar banyaknya sepeda motor di Indonesia hingga bilangan 13,5 juta unit, namun apabila diukur dan dibandingkan dengan total jumlah penduduk Indonesia yang berjumlah 200 juta jiwa, maka bilangan 13,5 juta terbilang masih sangat minim, meskipun jumlah keduanya akan terus berkembang.
Tampaknya kemajuan nilai produksi dan jumlah bilangan banyaknya sepeda motor di Indonesia ini tidak disertai oleh riset dan pengembangan produk (R & D) yang berarti. Hal ini membuat minimnya variasi produk sepeda motor yang ada, berbeda dengan negara berkembang lainnya ditingkat ASEAN.
Hal ini menarik minat penulis untuk menyumbang pemikiran, desain dan teknologi sepeda motor dengan menjadikannya sebagai bahan tugas akhir.
1.2 Maksud dan Tujuan
Merancang, membuat, menganalisis statik dan menghitung traksi sepeda motor dengan model desain yang berbeda dengan varian yang sejenis yang ada di pasaran berbasiskan mesin sepeda motor Honda Grand 1995 yang ada.
1.3 Pembatasan Masalah
Pada tugas akhir ini, pembatasan masalah yang akan dibahas dibatasi pada perancangan rangka (frame) utama sepeda motor, berikut sistem suspensi dan analisis statik yang terjadi pada rangka (frame) utama sepeda motor, serta perhitungan traksi sepeda motor.
1.4 Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan dalam buku tugas akhir ini adalah sebagai berikut :
BAB I PENDAHULUAN
Membahas tentang latar belakang masalah, maksud dan tujuan tugas akhir, pembatasan masalah dan sistematika penulisan pada buku tugas akhir ini.
BAB II LANDASAN TEORI SEPEDA MOTOR
Membahas tentang tipe-tipe sepeda motor yang ada baik dari jenis-jenis sepeda motor, tipe rangka (frame) pada sepeda motor, tipe suspensi pada sepeda motor, baik suspensi depan maupun suspensi belakang dilengkapi dengan gambar dan tabel mengenai kelebihan dan kekurangannya.
BAB III GEOMETRI SEPEDA MOTOR
Membahas tentang faktor-faktor utama karakteristik pengendalian sepeda motor seperti wheelbase, rake and trail, center of gravity (CoG), geometri swing arm belakang dengan gambar-gambar dan tabel-tabel sebagai ilustrasi.
BAB IV PERANCANGAN SEPEDA MOTOR
Membahas tentang arah perancangan sepeda motor dari spesifikasinya, alasan desain, dimensi geometri desain baik desain rangka (frame) utama, desain sistem suspensi baik suspensi depan dan suspensi belakang.
BAB V HASIL ANALISIS PERANCANGAN DAN PENGUJIANNYA
Membahas tentang analisis statik pada struktur rangka sepeda motor, perhitungan traksi sepeda motor, dan uji jalan sepeda motor.
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN
Berisi mengenai kesimpulan dan saran akhir setelah proses perancangan, pembuatan, dan analisis serta uji jalan yang diperoleh.
BAB II
LANDASAN TEORI SEPEDA MOTOR
2.1 Tipe Sepeda Motor
Kemajuan teknologi sepeda motor yang semakin pesat menjadikan penggunaannya semakin kompleks yang tidak hanya sebagai alat transportasi saja akan tetapi sebagai bagian dari kehidupan sehari-hari, dari mulai tingkat yang paling rendah sebagai alat pengangkut barang, motor delivery pizza, hingga motor prototype yang berteknologi tinggi yang dikompetisikan di seluruh dunia seperti motogp, superbike, hingga uji ketahanan motor.
Oleh karena itu, sepeda motor secara umum dapat dikategorikan menjadi beberapa jenis sesuai dengan kecenderungan desain dan fungsinya, sebagai berikut : 1. Sport 2. Cruiser 3. Scooter 4. Offroad 5. Underbone
Selain dari jenis di atas yang merupakan penggolongan secara umum, masih terdapat varian-varian lainnya. Namun umumnya varian-varian tersebut merupakan pengembangan atau perpaduan dari jenis yang telah disebut di atas.
2.1.1 Sport
Sesuai dengan namanya jelas ini digunakan untuk keperluan balap. Jenis ini memiliki karakteristik pengendalian yang lincah, suspensi yang relatif lebih keras dan posisi pengendalian yang cenderung merunduk untuk membantu mengurangi hambatan angin (aerodinamik). Jelas kenyamanan bukan prioritas utama pada jenis sepeda motor ini.
Untuk menunjang karakteristik tersebut, motor sport memiliki frame yang kokoh dengan jarak sumbu roda yang relatif pendek. Umumnya motor sport juga mengaplikasikan sudut rake yang kecil. Desain bodinya juga dirancang untuk mendukung semua karakteristik di atas, dengan desain bentuk yang agresif.
Konfigurasi mesin pada motor sport ini menggunakan mesin-mesin dari berbagai tipe, dari satu hingga empat silinder, dua langkah atau empat langkah dengan konfigurasi yang bervariasi, dari konfigurasi standard, hingga konfigurasi V. Semua ini dengan tujuan untuk mendapatkan tenaga dan kecepatan (speed) yang tinggi.
Varian-varian lain sepeda motor jenis sport ini misalnya tipe street sport, naked sport dan sport touring yang lebih nyaman dikendarai.
Gambar 2.2. Sepeda Motor Tipe Naked Sport
2.1.2 Cruiser
Dirancang untuk digunakan pada perjalanan-perjalanan yang jauh dengan tingkat kenyamanan yang tinggi. Walaupun ada beberapa variannya yang juga digunakan untuk keperluan balap drag race.
Sesuai dengan kegunaannya, motor tipe ini dirancang lebih stabil dengan posisi pengendara yang lebih relax, desainnya mirip dengan posisi mengendarai sebuah mobil.
Sepeda motor tipe ini dibangun dengan desain kerangka yang memiliki jarak sumbu roda yang relatif panjang, jarak ke tanah yang rendah, sudut rake yang besar dan mesin yang memiliki torsi yang besar. Untuk mesin biasanya menggunakan mesin-mesin yang berkapasitas cukup besar dengan dua hingga empat silinder berkonfigurasi sejajar, atau konfigurasi V. Namun bentuk konfigurasi V lebih disukai karena konfigurasi ini dapat menghasilkan torsi yang besar sekaligus merupakan trend yang sedang beredar.
Beberapa tipe variannya adalah tipe chopper, bobber, dragbike dan European touring.
Gambar 2.3. Sepeda Motor Tipe Cruiser
2.1.3 Scooter
Scooter didesain khusus sebagai kendaraan transportasi dalam kota. Untuk karakteristik ini scooter didesain ringkas, mudah digunakan siapa saja dan tidak menggunakan tenaga mesin yang terlalu besar. Sebuah scooter bahkan memiliki bagasi dan tempat penyimpanan yang cukup banyak pada kondisi standardnya.
Salah satu ciri khas scooter adalah dimensi rodanya yang kecil dan posisi penempatan mesinnya yang unik. Penempatan yang unik dimaksud adalah, mesin dikemas sekaligus menjadi satu dengan swing arm belakang. Sehingga pada produk-produk lama seperti contoh pada Piaggio Vespa, posisi mesinnya berada di sebelah kanan, yang otomatis mempengaruhi pengendaliannya. Tetapi untuk scooter-scooter modern posisi mesin ini telah disempurnakan menjadi lebih di tengah, pada posisi di depan roda belakang. Selain itu, yang unik dari scooter adalah penerapan bodi monocoque seperti layaknya mobil, terutama pada jenis-jenis produksi Piaggio Vespa yang banyak berada di Indonesia.
Gambar 2.4. Sepeda Motor Tipe Scooter
Untuk mesin, digunakan mesin-mesin berkapasitas kecil dari 50cc hingga 250cc, baik dua langkah maupun empat langkah.
2.1.4 Offroad
Sepeda motor jenis ini digunakan pada kondisi jalan yang tidak beraspal, seperti halnya mobil-mobil untuk keperluan offroad, motor jenis ini memiliki
postur yang tinggi untuk menghindari kemungkinan terbenturnya mesin dengan medan yang dihadapi. Suspensinya juga dirancang memiliki jarak main yang lebih panjang. Biasanya dilengkapi dengan ban berprofil khusus atau yang lebih sering disebut “ban pacul” untuk meningkatkan traksi.
Mesin yang digunakan umumnya berkapasitas sedang, sampai dengan 500cc, kecuali varian tipe enduro yang berkapasitas sampai dengan 800-900cc. Beberapa variannya adalah motor motocross dan enduro.
Gambar 2.5. Sepeda Motor Tipe Offroad
2.1.5 Underbone
Seperti halnya scooter, jenis inipun didesain untuk transportasi dalam kota yang ringkas dan mudah dikendarai. Namun dalam perkembangannya, kini telah didesain pula varian-varian jenis sport yang khusus digunakan untuk keperluan balapan.
Bisa dikatakan, desain underbone adalah perpaduan antara scooter dan sepeda motor konvensional. Perbedaan mencolok antara scooter dengan underbone adalah underbone memiliki diameter roda yang lebih besar dan posisi
mesinnya yang tetap di bawah rangka tengah, tidak menjadi satu dengan swing arm seperti pada scooter.
Gambar 2.6. Sepeda Motor Tipe Underbone
Umumnya underbone menggunakan mesin berkapasitas relatif kecil dari 50cc sampai dengan 125cc, baik dua langkah maupun empat langkah. Khusus untuk varian sport telah diterapkan teknologi mesin yang tinggi setara dengan motor-motor sport umumnya.
2.2 Tipe Rangka (Frame) Sepeda Motor
Salah satu bagian penting dari sebuah sepeda motor adalah rangka (frame). Rangka ini dapat berfungsi statik sebagai penguat struktur dan tempat menambatkan bermacam-macam komponen lain yang ada di sebuah sepeda motor, dan berfungsi dinamik yang dapat membuat pengendalian sepeda motor menjadi stabil, handling yang baik dan kenyamanan berkendara.
Masing-masing sepeda motor umumnya memiliki jenis rangka yang berbeda yang disesuaikan dengan kegunaannya.
Namun begitu, umumnya rangka (frame) dapat dipisahkan menjadi tiga jenis utama yaitu :
1. Double cradle / deltabox 2. Backbone
3. Monocoque
2.2.1 Double Cradle / Deltabox
Umumnya digunakan pada sepeda motor sport modern, lebih dikenal dengan nama deltabox. Namun nama deltabox lebih cenderung menggunakan pipa berprofil persegi empat atau kotak. Padahal masih banyak varian-varian lain dari jenis ini yang dibangun tanpa pipa berprofil segi empat, misalnya dengan menggunakan pipa bulat atau elips yang dikonfigurasikan membentuk konstruksi segitiga untuk mendapatkan konstruksi double cradle.
Secara visual tipe deltabox ini paling mudah dikenali. Biasanya menggunakan dua buah box dari logam campuran atau serangkaian pipa bulat yang dibentuk profil segitiga, yang menyatu pada bagian atas frame, pada kepala kemudi. Karena desainnya ini, tipe ini cenderung lebih tahan terhadap gaya puntir dan dapat dibuat dengan bermacam-macam model sesuai dengan kebutuhan.
Material yang digunakan umumnya adalah logam paduan aluminium pada pipa berprofil segi empat, atau stainless steel pada varian yang menggunakan pipa bulat.
Gambar 2.7. Tipe Rangka Deltabox
2.2.2 Backbone
Tipe ini banyak digunakan pada tipe cruiser, underbone dan pada model-model sport lawas.
Konstruksinya dibangun dengan cara menggunakan sebuah pipa besar, yang dilas menghubungkan kepala kemudi dengan poros swing arm. Konsekuensinya, karena hanya menggunakan sebuah pipa (dibandingkan dengan double cradle yang menggunakan dua buah kiri dan kanan) yang dipasang di tengah, kekuatannya terhadap gaya puntir tidak terlalu kuat. Tetapi para desainer berusaha mengurangi kekurangan ini dengan cara menjadikan mesin sebagai bagian dari kerangka secara keseluruhan sehingga kekakuan dari mesin dapat digunakan untuk menambah kekuatan frame.
Material yang umum digunakan adalah pipa bulat baja paduan. Pada beberapa sepeda motor lawas juga dibangun menggunakan pelat yang dilas pada kedua sisinya untuk membentuk backbone.
Gambar 2.8. Tipe Rangka Backbone
2.2.3 Monocoque
Tipe rangka jenis ini mengadopsi teknologi dan desain yang diterapkan pada mobil. Strukturnya dibangun dengan cara menggabungkan komponen bodi dengan framenya. Jadi bodi berfungsi sekaligus frame.
Keunggulan dari jenis ini adalah beratnya yang relatif ringan. Namun karena sifat karakteristik sepeda motor yang berbeda dengan mobil menjadikannya tidak banyak digunakan. Salah satu kerugiannya adalah masalah keleluasaannya ruang yang dibutuhkan untuk maintenance mesin. Dengan sistem ini ruang yang tersedia sangat sempit sehingga maintenance pada sepeda motor sulit dilakukan.
2.3 Tipe Suspensi Pada Sepeda Motor
Suspensi adalah salah satu bagian vital dari sebuah sepeda motor. Pada awal-awal perkembangannya, sepeda motor belum menggunakan teknologi ini, tetapi seiring dengan bertambahnya performa dan kecepatan yang dapat dicapai sebuah sepeda motor, maka sistem suspensi ini mulai digunakan.
Salah satu perkembangan yang menarik dari sepeda motor adalah terciptanya berbagai macam tipe suspensi baik untuk roda depan maupun belakang. Untuk masing-masing roda jenis-jenis itu dapat digolongkan kepada dua tipe utama.
Untuk roda depan : 1. Tipe teleskopik 2. Tipe hub centre 3. Tipe double link 4. Telelever
Sedangkan untuk roda belakang : 1. Double shock
2. Monoshock
Untuk roda depan, karena pada roda depan berfungsi juga sebagai pengendali arah jalannya sepeda motor maka pembahasan tipe suspensi pada roda depan tidak terlepas pada mekanisme kemudinya. Masing-masing tipe memiliki pengendalian yang berbeda-beda disesuaikan dengan desain suspensinya. Untuk tu pada bab ini akan dibahas kedua aspek tersebut untuk memberikan gambaran yang lebih jelas atas pembahasan ini.
2.3.1 Tipe Suspensi Depan Teleskopik
Model ini adalah desain yang paling banyak dipakai sekarang. Model ini terdiri dari sepasang damper berbentuk teleskopik yang dikaitkan dengan sebuah logam berbentuk segitiga pada kepala kemudi. Konstruksi seperti ini menjadikannya relatif berat dan tidak kuat menghadapi gaya puntir sewaktu sepeda motor belok. Beban yang bertumpu pada kepala kemudi juga mempengaruhi pengendalian, karena semua tertumpu pada satu titik.
Gambar 2.10. Suspensi Depan Tipe Teleskopik
2.3.2 Tipe Suspensi Depan Hub Center
Kunci dari mekanisme ini adalah pemanfaatan bearing pada ukuran yang cukup besar. Bearing ini memisahkan silinder pusat yang dapat bergerak ke kanan dan ke kiri tetapi tidak ikut berputar bersama roda dan silinder luar yang menjadi bagian roda yang ikut berputar bersama roda.
Silinder pusat ini dihubungkan ke frame melalui sebuah lengan ayun yang sekaligus berfungsi sebagai penyangga damper. Sedangkan untuk membelokkan rodanya dapat digunakan beberapa alternatif dari mulai menggunakan model link
seperti yang terdapat pada Bimota Tesi atau menggunakan mekanisme seperti yang digunakan pada siste double link yang akan dibahas kemudian.
Kelemahan utama dari sistem ini adalah terbatasnya jarak main roda sewaktu membelok karena dibatasi oleh lengan ayun yang berada pada kedua sisi roda.
Gambar 2.11. Suspensi Depan Tipe Hub Center
2.3.3 Tipe Suspensi Depan Double Link
Sistem ini sedikit banyak mengadopsi mekanisme yang umum digunakan pada mobil. Strukturnya cukup sederhana, dibangun dengan dua buah lengan ayun, serupa dengan mekanisme yang terdapat pada sistem double wishbone pada mobil. Sebuah lengan ayun berfungsi sebagai penyangga damper dan yang lainnya berfungsi sebagai stabilizer.
Kekurangan utama yang terjadi adalah gerak roda menjadi terbatas oleh kehadiran sebuah lengan ayun pada sisi roda. Tetapi ada pada beberapa varian lainnya yang menempatkan lengan ayun ini pada bagian atas dari roda sehingga tidak mengganggu gerakan roda.
2.3.4 Tipe Suspensi Depan Telelever
Nama telelever adalah nama yang digunakan oleh BMW, yang pada saat sekarang ini sudah menjadi mekanisme standard pada model-model keluaran terbaru produsen ini. Sebenarnya mekanisme yang digunakan oleh tipe ini adalah perpaduan antara tipe teleskopik konvensional dengan tipe double link. Jika pada tipe double link digunakan dua buah lengan ayun, pada tipe ini sebuah lengan ayunnya ditanggalkan, kemudian fungsinya digantikan oleh konstruksi yang mirip dengan teleskopik yang berfungsi memegang roda dan berfungsi juga sebagai sistem kemudi, tetapi teleskopik ini tidak dilengkapi oleh damper pada bagian dalamnya seperti layaknya sebuah teleskopik konvensional. Tugas sisem suspensinya ditangani oleh sebuah lengan ayun lainnya.
Keuntungan dari sistem ini adalah jarak main roda yang normal seperti layaknya menggunakan sistem teleskopik dan jika tertutup oleh fairing, mekanismenya hampir tidak terlihat sehingga nampak seperti menggunakan sistem teleskopik konvensional.
Gambar 2.12. Suspensi Depan Tipe Telelever
2.3.5 Tipe Suspensi Belakang Double Shock
Konstruksinya dibangun dengan cara menempatkan dua buah damper pada masing-masing sisi lengan ayun. Sistem ini merupakan sistem yang paling
sederhana dan tidak membutuhkan proses produksi yang presisi untuk membuatnya.
Sistem ini merupakan desain yang paling pertama digunakan sejak pertama kali sepeda motor menggunakan suspensi untuk roda bagian belakang. Namun pada tipe-tipe awal, desainnya disebut plunger. Pada plunger, damper tidak atau belum ditempatkan pada lengan ayun (karena memang tidak memakai lengan ayun), tetapi ditempatkan pada subkonstruksi dari frame yang memegang poros roda belakang. Secara sekilas mirip konstruksinya dengan konstruksi rigid atau tanpa suspensi, tetapi diberi sepasang damper unit pada poros roda belakang.
Gambar 2.13. Suspensi Belakang Tipe Double Shock
Kelebihan dari sistem ini ialah :
1. Panas yang dihasilkan pegas sewaktu terkompresi lebih cepat terbuang karena unit suspensi berada pada ruang terbuka yang dilewati angin, akibatnya unjuk kerja lebih stabil.
2. Panas dari mesin tidak mengganggu kerja sistem suspensi karena tidak terletak di daerah yang berada di dekat mesin.
Sedang kekurangannya :
1. Perbedaan karakteristik pegas dapat mengganggu dan mempengaruhi kestabilan motor.
2. Jarak main suspensi terbatas, hal ini dapat menjadi masalah pada motor-motor offroad.
2.3.6 Tipe Suspensi Belakang Monoshock
Sistem monoshock atau damper tunggal berawal pada periode 70-an saat motor-motor offroad atau motocross mulai memasuki pasar. Motor-motor ini membutuhkan jarak main suspensi yang lebih panjang karena karakteristik medan yang dihadapinya, awalnya masalah ini coba diatasi dengan memperpanjang ukuran damper, tetapi semakin panjang damper berarti kekuatannya semakin berkurang karena kecenderungan untuk berdefleksi akan semakin besar. Kemudian didapatkan solusinya adalah dengan menggunakan single damper atau monoshock yang diletakkan sedemikian rupa sehingga jarak main sistem suspensi dapat dibuat melebihi jarak main yang dimiliki damper itu sendiri.
Secara mudah dapat dikatakan bahwa sistem ini berusaha mengganti dua buah damper pada sistem double shock dengan sebuah damper, dan untuk melakukan hal tersebut sistem ini masih terbagi menjadi tiga cara, yaitu :
1. Monoshock dengan mekanisme linkage
2. Monoshock dengan konstruksi lengan ayun cantilever 3. Monoshock dengan hubungan langsung
Sistem mekanisme linkage, pertama kali diperkenalkan oleh Kawasaki dengan mekanisme Unitrack-nya pada periode 70-an, seperti namanya varian ini menggunakan mekanisme link-link yang didesain sedemikian rupa untuk menempatkan damper pada posisinya. Desain link inipun terdapat bermacam-macam jenis tergantung dari keinginan desainernya.
Tabel 2.1
Kelebihan dan Kekurangan Mekanisme Monoshock dengan Link
Kelebihan Kekurangan
Dapat diperoleh karakteristik yang beragam sesuai dengan desain yang digunakan.
Dapat dimodifikasi dengan cara merubah konfigurasi link-nya. Estetika dan nilai jual,
penampilannya memberikan kesan modern dan canggih.
Membutuhkan proses produksi yang baik dengan tingkat ketelitian yang tinggi.
Memberikan beban yang besar pada beberapa titik pada mekanismenya. Membutuhkan proses perancangan
yang teliti.
Membutuhkan maintenance yang baik
Gambar 2.15. Desain Link-link Pada Suspensi Belakang Monoshock
Sistem kedua adalah monoshock dengan konstruksi lengan ayun
cantilever. Pada jenis ini tidak digunakan link-link yang membentuk suatu
mekanisme tetapi dengan membangun suatu konstruksi segitiga yang disebut cantilever untuk menempatkan damper.
Gambar 2.16. Suspensi Belakang Tipe Cantilever
Sedangkan tipe terakhir dari monoshock ini adalah tipe yang paling sederhana, yaitu tipe hubungan langsung. Pada tipe ini, dipasang pada lengan ayun tanpa linkage ataupun konstruksi cantilever, sedangkan ujung lainnya ditempatkan pada frame utama.
Tabel 2.2
Kelebihan dan Kekurangan Mekanisme Monoshock dengan Konstruksi Lengan Ayun Cantilever
Kelebihan Kekurangan
Strukturnya simple.
Tidak ada masalah dengan perbedaan karakteristik damper seperti yang terjadi pada sistem double shock.
Tersedia bermacam-macam jenis damper yang dapat dipilih sesuai dengan kebutuhan.
Konstruksi swing armnya relatif ringan dan kuat.
Menghasilkan beban yang lebih besar pada rangka bila dibandingkan dengan sistem double shock.
Lokasi damper yang berada di
belakang mesin dapat
mempengaruhi performa karena panas yang ditimbulkan.
BAB III
GEOMETRI SEPEDA MOTOR
Pada bab sebelumnya telah dijelaskan mengenai jenis-jenis sepeda motor sesuai dengan kegunaannya, jenis-jenis rangka (frame) serta sistem suspensinya, baik suspensi depan maupun suspensi belakang. Selanjutnya pada bab ini akan dibahas lebih lanjut lagi mengenai faktor-faktor kunci yang menjadi penentu atas sifat-sifat dan karakteristik pengendalian dari sebuah sepeda motor. Pentingnya faktor-faktor ini adalah dikarenakan faktor-faktor tersebut saling berinteraksi dan menunjang antara satu dengan yang lainnya, adanya perubahan pada salah satu faktor akan dapat merubah karakteristik pengendalian sepeda motor secara keseluruhan.
Adapun faktor-faktor penentu karakteristik pengendalian sepeda motor adalah sebagai berikut :
3.1 Wheelbase
Wheelbase atau jarak sumbu roda adalah jarak antara titik pusat roda depan dengan titik pusat roda belakang pada kondisi kemudi lurus. Pada kondisi real, wheelbase ini dapat diatur panjangnya sekitar 20 – 40 mm agar dapat menyesuaikan dengan ketegangan rantai.
Besarnya wheelbase sangat bervariasi pada setiap sepeda motor, tergantung dari kegunaan dan besar mesin (cc) yang digunakan, karena otomatis besar mesin (cc) yang digunakan mempengaruhi dimensi sepeda motor secara keseluruhan terutama wheelbase-nya.
Di bawah ini adalah beberapa konsekuensi dari panjang pendeknya jarak wheelbase.
1. Makin pendek jarak wheelbase, dibutuhkan radius putar yang makin kecil. 2. Makin panjang jarak wheelbase, dibutuhkan tenaga yang lebih besar untuk
membelokkan kemudia. Efek positifnya motor terasa lebih stabil.
3. Sewaktu terjadi pengereman (deselerasi) atau percepatan (akselerasi) pada jarak wheelbase yang lebih panjang, perpindahan berat relatif tidak banyak terjadi.
4. Jarak wheelbase yang panjang memberikan gaya puntir yang lebih besar terhadap rangka (frame).
5. Kemungkinan roda depan terangkat saat percepatan (akselerasi) dan sebaliknya lebih banyak terjadi pada sepeda motor yang menggunakan jarak wheelbase lebih pendek.
Dari konsekuensi di atas dapat diambil kesimpulan bahwa memperpanjang jarak wheelbase akan membuat motor terasa lebih stabil, dan juga akan mencegah terangkatnya salah satu roda saat percepatan (akselerasi) dan pengereman (deselerasi). Tetapi sebaliknya memperpanjang jarak wheelbase akan menyebabkan motor kurang lincah dalam bermanuver.
Gambar 3.1. Jarak Wheelbase Pada Sebuah Sepeda Motor
Dalam prakteknya kita dapat saja mengambil jarak wheelbase yang panjang sesuai dengan jarak yang kita inginkan, akan tetapi wheelbase otomatis akan berubah pula pada saat sepeda motor dikendarai. Suspensi yang terkompresi oleh beban tubuh pengendara dapat pula mempengaruhi berubahnya jarak wheelbase ini.
Pada akhirnya, yang harus dilakukan adalah memilih satu ukuran dan berkompromi dengan konsekuensinya.
Di bawah ini data jarak wheelbase untuk beberapa jenis sepeda motor : Tabel 3.1
Data Jarak Wheelbase Pada Beberapa Jenis Sepeda Motor
Roadbike Roadrace Motocross Jenis Motor mm Jenis Motor mm Jenis Motor mm Kawasaki ZZ-R1100 1495 Ducati 916 1428 Yamaha YZ125 1436 BMW R1100RS 1473 Aprilia RSV400 1345 Kawasaki KX125 1455 Suzuki Bandit 1200 1440 Harley VR1000 1410 Yamaha YZ250 1489 Honda Hornet 250 1340 Honda NSR500 1405 Honda XR250R 1400 Yamaha TZR 125 1370 Britten 1420 Yamaha TT250R 1415
3.2 Rake and Trail
Rake dan trail adalah dua hal yang saling berbeda akan tetapi saling melengkapi keberadaannya. Rake adalah sudut antara kepala kemudi dengan garis horizontal yang tegak lurus dengan tanah. Sedangkan trail adalah jarak mendatar antara garis perpanjangan sumbu kepala kemudi dengan titik pusat roda.
3.2.1 Rake
Besarnya rake bervariasi pada setiap sepeda motor, umumnya antara 22-29 derajat. Namun begitu, menurut beberapa eksperimen yang telah dilakukan ternyata besarnya rake ini tidak mempengaruhi karakteristik pengendalian sepeda motor. Besar rake ini dapat dipilih sesuai dengan yang diinginkan.
Kebutuhan akan rake sebenarnya lebih kepada desain secara keseluruhan yang mempertimbangkan posisi mesin, wheelbase dan model yang diinginkan oleh desainer. Namun pada sepeda motor konvensional yang menggunakan suspensi depan teleskopik, rake ini berpengaruh terhadap sistem kemudi saat roda depan dibelokkan yang masih ada hubungannya dengan trail.
3.2.2 Trail
Karena trail merupakan jarak antara sudut pusat kepala kemudi dengan titik pusat roda depan. Maka seperti halnya wheelbase yang selalu berubah-ubah, trail inipun mengalami perubahan dalam kondisi statis dan pada saat sepeda motor dikendarai. Tipikal umum trail pada kondisi statis adalah sekitar 80-120 mm. Tetapi pada beberapa sepeda motor telah dibuat mekanisme khusus pada kepala kemudi yang memungkinkan dapat diubahnya besar trail secara sengaja untuk disesuaikan dengan kondisi trek yang dihadapi.
Kegunaan utama dari trail adalah memberikan kestabilan pada sistem kemudi untuk berapa tetap pada kondisi lurus ketika sepeda motor berjalan.
Trail negatif
Pada trail negatif, semua gaya yang menyebabkan kemudi atau roda dibelokkan akan bertambah besar, tidak ada gaya membalik yang membantu meluruskannya kembali.
Trail positif
Pada trail kondisi positif ini akan terjadi sebaliknya. Gaya membalik ini diberikan oleh gaya gesek antara ban dan jalan serta trail dan rake yang dipakai. Makin besar trail, makin besar pula gaya membaliknya. Hasilnya adalah makin besar trail, motor semakin stabil, tetapi akan semakin sulit dan berat untuk membelokkannya kembali.
Gambar 3.3. Macam Trail
3.3 Center of Gravity
Center of grafity (CoG) atau titik berat adalah titik dimana seluruh berat dari suatu obyek berpusat. Pada sepeda motor yang merupakan benda tiga dimensi, letak dari CoG ini dapat dipresentasikan pada sumbu x, y dan z. Letak CoG dari sepeda motor sangat berpengaruh dari posisi komponen-komponen utama yang relatif berat seperti mesin, roda sistem suspensi dan pengendara. Namun jika suatu motor didesain menurut bentuk yang umum, maka otomatis letak dari CoG ini akan berada pada posisi yang rasional pula, umumnya berada di sekitar bagian tengah dari mesin.
CoG ini memainkan peranan yang sangat penting jika kita ingin mendesain sepeda motor yang akan digunakan untuk balapan. Pada motor jenis ini, sedikit saja perubahan pada CoG akan mempengaruhi kemampuan sepeda motor untuk berakselerasi dan deselerasi. Sebagai contoh pada saat motor berakselerasi, seluruh berat motor akan berpindah ke belakang, otomatis letak CoG akan berpindah lebih ke belakang pula.
Jika penempatan CoG (Center of Grafity) kurang tepat, hal ini akan menyebabkan kemampuan dari motor untuk berakselerasi akan berkurang karena roda depan akan cepat terangkat. Sehingga untuk menurunkannya pembalap harus mengurangi kecepatannya, yang berarti suatu kerugian waktu, sesuatu yang sangat menentukan dalam sebuah balapan.
Gambar 3.5. CoG (Center of Grafity) Saat Akselerasi
Sebaliknya juga terjadi saat pengereman mendadak. Posisi yang tidak tepat akan menyebabkan roda belakang cepat terangkat. Tentunya semua kondisi ini masih terkait dengan parameter-parameter lainnya seperti kemampuan cengkraman ban ke aspal dll. Tetapi akan dapat dirasakan efeknya untuk tiap pemakaian tipe ban yang sama jika dilakukan modifikasi letak CoG.
Gambar 3.6. CoG (Center of Grafity) Saat Deselerasi
Tabel 3.2
Pengaruh CoG Pada Saat Akselerasi dan Deselerasi
Kejadian Kondisi
Memajukan CoG (x)
Memundurkan CoG (x) Akselerasi Roda depan terangkat Berkurang Bertambah Akselerasi Roda belakang spin Bertambah Berkurang Deselerasi Roda belakang terangkat Bertambah Berkurang
Deselerasi Roda depan spin Berkurang Bertambah
3.4 Geometri Swing Arm Belakang
Swing arm atau lengan ayun adalah komponen yang berfungsi sebagai solusi praktis untuk menggabungkan roda belakang dengan bagian lainnya dari sebuah sepeda motor. Pada swing arm ini juga terletak beberapa komponen lainnya seperti sistem suspensi belakang, rem dan sprocket gear penggerak roda belakang.
Secara umum, untuk motor-motor jalan raya, geometri dari sebuah swing arm tidak banyak berpengaruh terhadap perilaku motor secara keseluruhan. Sehingga dapat dikatakan, jika sebuah desain swing arm sudah nampak normal, atau seperti yang seharusnya, maka hampir dapat dipastikan swing arm tersebut dapat bekerja dengan baik. Masalah yang dihadapi selanjutnya bergantung kepada kualitas pengerjaannya yang tentu saja membutuhkan tingkat presisi yang baik.
Gambar 3.7. Swing Arm Belakang
Kondisi akan menjadi lebih rumit tatkala kita akan merancang sebuah sepeda motor offroad. Pada jenis ini, geometri dari swing arm sangat berpengaruh dan menjadi pertimbangan yang sangat penting sebelum memutuskan desain yang terbaik. Pada motor jenis ini sedikit saja perubahan yang dilakukan pada swing arm-nya dapat merubah karakteristik dari sepeda motor tersebut.
Semua ini dapat terjadi karena pada sepeda motor jalan raya, kondisi jalan yang baik dan relatif tidak banyak bergelombang menghasilkan traksi yang lebih baik ke permukaan jalan, memungkinkan tenaga dari mesin dapat disalurkan sempurna, sistem suspensi tidak mendapatkan beban yang sangat berat dan pengendalian pun dapat dilakukan tanpa banyak melakukan koreksi-koreksi. Kondisi yang sangat bertolak belakang dengan kenyataan yang dihadapi motor-motor offroad.
Umumnya swing arm memiliki bentuk standar berupa sepasang atau sebuah beam yang salah satu ujungnya berporos pada sebuah titik didekat gearbox, sedangkan ujung lainnya merupakan tempat poros roda berada.
Posisinya dipasangkan miring sekitar 4-10 derajat ke bawah dari posisi horizontal pada kondisi motor tidak dikendarai. Posisi kemiringan ini untuk menyesuaikan posisinya nanti sesudah sepeda motor dikendarai. Besarnya bervariasi, tergantung pada berat mesin atau motor secara keseluruhan. Karena makin berat motor pada kondisi kosong tanpa pengendara, berarti kontribusi berat pengendara terhadap berat motor secara keseluruhan menjadi kecil, berarti tidak diperlukan posisi kemiringan yang besar. Begitu pula pada kondisi yang sebaliknya.
Ini berlaku umum untuk sepeda motor jalan raya. Pada motor-motor offroad posisi kemiringan ini lebih besar untuk berat motor yang sama dibandingkan dengan motor jalan raya.
Salah satu posisi yang penting dari geometri swing arm adalah peletakkan porosnya yang berada di dekat gearbox.
Umumnya sepeda motor menggunakan penggerak rantai yang berarti dibutuhkan setidaknya dua buah sprocket gear untuk menggerakkan roda belakang. Hal ini membutuhkan perhatian ekstra dalam merancang swing arm. Kondisi yang terjadi adalah ketegangan rantai selama sepeda motor berjalan selalu berubah-ubah sesuai kecepatan dan kondisi jalannya. Ini mengakibatkan rantai bergerak naik turun dan dapat mengenai swing arm. Disini pentingnya pemilihan letak poros swing arm pada posisi sedekat mungkin dengan gearbox, selain itu yang tidak kalah pentingnya adalah kelurusan rantai antara gear depan dan gear belakang.
BAB IV
PERANCANGAN SEPEDA MOTOR
4.1 Spesifikasi
Proses perancangan ini dimulai dengan mempertimbangkan dan memperhitungkan basis mesin yang akan digunakan. Kemudian menentukan syarat-syarat lain yang diinginkan dan diharapkan agar dapat terpenuhi pada perancangan sepeda motor ini, adapun syarat-syarat lain yang diinginkan adalah sebagai berikut :
1. Konstruksi rangka chassis (frame) yang ringan, kuat dan simple
2. Memiliki desain yang baik dipandang, serta berbeda dari konstruksi yang ada
3. Proses produksinya tidak terlalu sulit dan dapat dikerjakan dengan peralatan yang sederhana seperti : mesin las, gerinda tangan, dan alat-alat standard yang terdapat pada bengkel-bengkel lokal.
4. Dapat digunakan sebagai alat transportasi di jalan raya dengan aman dan nyaman meskipun dalam kemacetan lalu lintas.
Basis mesin yang digunakan adalah mesin 4 tak 100cc (97 cm3) dari sepeda motor Honda Grand tahun 1995. Motor Honda tipe ini lebih dikenal sebagai motor bebek yang berkarakteristik mudah dipergunakan, simple dan untuk transportasi sehari-hari (tidak dirancang untuk kebutuhan balap).
Gambar 4.1. Sepeda Motor Honda
Adapun spesifikasi standard yang dimiliki oleh sepeda motor Honda Grand 1995 adalah sebagai berikut :
Tabel 4.1
Spesifikasi Standard Sepeda Motor Honda Grand 1995
Spesifikasi Keterangan
Panjang x lebar x tinggi 1854 x 667 x 1043 mm
Jarak sumbu roda 1203 mm
Jarak terendah ke tanah 130 mm
Berat kosong 94.7 kg
Tipe rangka Tulang punggung
Tipe suspensi depan Teleskopik
Tipe suspensi belakang Lengan ayun dan peredam kejut ganda
Ukuran ban belakang 2.50 – 17 38 L
Rem depan Tromol
Rem belakang Tromol
Kapasitas tangki bahan bakar 3.5 liter
Tipe mesin 4 langkah, SOHC, pendingin udara
Diameter x langkah 50.0 mm x 49.5 mm
Volume langkah 97.1 cc
Perbandingan kompresi 9.0 : 1
Daya maksimum 7.29 PS / 8000 rpm
Torsi maksimum 0.739 kgf.m / 6000 rpm
Kapasitas minyak pelumas mesin 0.7 liter pada penggantian periodic
Kopling Ganda, otomatis, sentrifugal, tipe basah
Gigi transmisi 4 kecepatan, bertautan tetap Pola pengoperan gigi N – 1 – 2 – 3 – 4 – N, rotari
Starter Pedal dan elektrik
Aki 12 V – 5 Ah
Busi ND U.20 FS – U / NGK C6HSA
4.2 Desain
Sepeda motor adalah produk teknologi yang berorientasi akan pemenuhan kebutuhan konsumen akan alat transportasi, mesin yang baik belum cukup untuk memenuhi kebutuhan konsumen. Produk sepeda motor harus memiliki nilai jual yang baik. Langkah-langkah yang dapat ditempuh untuk memperoleh nilai jual tersebut adalah melalui penerapan teknologi serta segi desain yang menarik perhatian. Maka pertimbangan desainer akan menjadi salah satu masukan yang penting dalam satu kesatuan desain yang menarik.
Setelah penentuan syarat-syarat di atas, maka selanjutnya adalah memilih desain sepeda motor yang cocok dan dapat memenuhi syarat-syarat tersebut. Pada kesempatan ini penulis memutuskan untuk merancang sepeda motor bebek sport dengan sistem telelever (Gambar 2.12).
Beberapa alasan mengapa memilih penggabungan tipe-tipe ini adalah : 1. Karakteristik mesin yang dimiliki adalah mesin yang bukan untuk aplikasi
balap, melainkan untuk aplikasi transport sehari-hari. 2. Tampilan sepeda motor terlihat sporty
3. Tipe telelever ini nantinya akan memudahkan handling dan pengendalian sepeda motor
4. Biaya produksi dapat ditekan, karena hanya menggunakan fairing setengah body saja, dengan menonjolkan desain frame double cradle dan telelevernya.
5. Tampil beda dengan desain yang ada.
Tahap selanjutnya adalah membuat beberapa contoh sket gambar yang nantinya berfungsi untuk memberikan arahan pengembangan lebih lanjut.
Gambar 4.2. Styling Pertama Rancangan Sepeda Motor
Gambar 4.3. Styling Kedua Rancangan Sepeda Motor
Dari sketsa styling yang dibuat untuk perancangan sepeda motor di atas, dapat diperkirakan posisi penempatan komponen-komponen vital sebuah sepeda motor seperti tangki bahan bakar, swing arm belakang, shock absorber, serta posisi penempatan knalpotnya. Pada kedua sketsa styling ini menawarkan variasi konstruksi perancangan sepeda motor yang berbeda antara yang satu dengan yang lainnya. Proses ini penting dilakukan agar perancangan dan pembuatan sepeda motor ini lebih terarah pada tujuannya, meskipun tidak selalu pada akhirnya akan diputuskan menggunakan desain dari sketsa yang ada.
4.2.1 Desain Geometri Sepeda Motor
Proses penentuan desain dimensi mengacu dimensi standar dari sepeda motor yang digunakan, yang meliputi dimensi wheelbase, rake, trail jarak terendah ke tanah, ukuran roda dan ban yang digunakan.
Penentuan dimensi lainnya adalah penempatan-penempatan komponen penting lainnya dari sepeda motor yaitu : shock absorber, engine mounting, knalpot, sistem kemudi, dll.
Sebagai acuan awal dari penentuan dimensi desain pada rancangan sepeda motor ini diambil data spesifik dari sepeda motor Honda Grand 1995 dan dikombinasikan dengan Honda Kharisma 2003. Maka ditentukan :
1. WheelbaseI : 1240 mm
2. Rake : 210
3. Trail : 100 mm
4. Jarak terendah ke tanah : 200 mm
5. Ukuran roda : Ban depan 2.25 – 17”
Ban belakang 2.50 – 17”
4.2.2 Desain Rangka Utama
Untuk perancangan ini dipilih tipe frame double cradle / deltabox yang dibangun dengan menggunakan pipa bulat baja (tubular steel pipe) untuk menambah kekuatan struktur dan mendapatkan desain yang baik serta berkesan modern.
Pada perancangan rangka (frame) ini dibuat dengan menggunakan pipa bulat baja yang terdiri dari dua ukuran, yaitu :
1. Pipa berukuran 28 mm tabel 2 mm
Digunakan pada posisi yang diperkirakan akan menerima beban yang cukup besar.
2. Pipa berukuran 21 mm tebal 2 mm
Digunakan pada posisi support dan penguat.
3. Plat sesuai dimensi yang diinginkan dengan tebal 2 mm sebagai dudukan-dudukan mesin, shock absorber dan engine mounting.
Pemilihan dua macam besar pipa ini bertujuan untuk mengurangi berat secara keseluruhan, karena tidak seluruh bagian sepeda motor membutuhkan pipa berdiameter besar.
Tabel 4.2
Keuntungan Frame Tubular Steel Pipe
Keunggulan Kerugian
Proses produksinya tidak membutuhkan peralatan yang canggih, bahkan dapat dilakukan di bengkel-bengkel lokal.
Jika di desain dengan baik maka akan didapat rasio berat dan kekuatan yang baik.
Mudah di desain sesuai dengan keinginan.
Terkesan kental sifat sportnya.
Walaupun mudah untuk diproduksi akan tetapi proses pengerjaannya membutuhkan tingkat ketelitian kerja yang cukup tinggi, terutama jika menggunakan pipa berprofil bulat atau oval.
4.2.3 Desain Sistem Suspensi
Kenyamanan adalah salah satu syarat yang ingin dicapai dalam perancangan ini, dan salah satu solusinya adalah dengan menggunakan sistem suspensi yang baik, yaitu sistem suspensi yang mampu untuk meredam efek guncangan yang ditimbulkan oleh ketidakmulusan jalan dan menjaga agar roda tetap memiliki traksi yang baik saat akselerasi dan deselerasi.
Pembahasan perancangan sistem suspensi ini dibagi menjadi dua bagian, yaitu :
4.2.3.1 Sistem Suspensi Depan
Pada perancangan ini diputuskan untuk tidak menggunakan sistem suspensi depan teleskopik, untuk menghindari kelemahan-kelemahan yang dimiliki suspensi teleskopik.
Kelemahannya yaitu defleksi yang terjadi pada roda depan yang menggunakan suspensi teleskopik dapat menggeser titik kontak ban dengan jalan yang bergerak menjauhi poros kemudi yang disebabkan adanya perbedaan karakteristik antara kedua buah shock absorber depan.
Kelemahan ini diperparah dengan adanya jalan yang berlubang, disaat teleskopik masih terdefleksi karena melewati suatu gundukan kemudian dilanjutkan dengan adanya gundukan lain, akan berakibat adanya getaran yang cukup berbahaya pada kemudi yang membuat arah kemudi pengendara menjadi tidak terarah dengan baik.
Gambar 4.4. Lateral Displacement Pada Suspensi Teleskopik
Kerugian lain dari penggunaan sistem teleskopik ini adalah pendistribusian beban pada bagian depan yang ditumpu hanya pada satu titik ditempat yang cukup kritis yang menyebabkannya harus menggunakan rangka (frame) yang cukup kuat (seperti segitiga atas dan segitiga bawah) dan ini menyebabkan bobot kosong kendaraan menjadi berat.
Solusinya adalah dengan menggunakan tipe suspensi depan telelever yang memisahkan mekanisme suspensi depan dengan kemudinya.
Alasan yang melatar belakangi pemilihan sistem ini adalah : 1. Untuk meningkatkan stabilitas pada kemudi depan
2. Meningkatkan kenyamanan pengendalian kemudi depan
3. Mengambil keuntungan performa dari suspensi monoshock roda belakang 4. Mengeleminasi kekurangan yang dimiliki suspensi teleskopik
konvensional.
Kunci dari mekanisme ini adalah pada posisi dari kepala kemudi dan mekanisme pertemuan antara swing arm telelever dengan fork arm yang berada pada satu sumbu (Gambar 2.12). Posisi ini harus menjadi perhatian penting disaat motor mulai diproses pengerjaan, kesalahan pengerjaan pada bagian ini dapat menyebabkan sistem kemudi tidak dapat bekerja dengan semestinya.
4.2.3.2 Sistem Suspensi Belakang
Pada perancangan ini diputuskan untuk tidak menggunakan suspensi belakang dengan tipe suspensi double shock untuk mengeleminasi adanya perbedaan karakteristik pegas yang merupakan kekurangan dari tipe double shock, maka dipilih sistem monoshock dengan konstruksi lengan ayun cantilever.
Standardnya sistem monoshock dengan konstruksi lengan ayun cantilever tidak menggunakan link-link yang membentuk suatu mekanisme tetapi dengan membangun suatu konstruksi segitiga yang disebut cantilever untuk menempatkan suspensi belakang (Gambar 2.16).
BAB V
HASIL ANALISIS PERANCANGAN DAN PENGUJIANNYA
5.1 Analisis Statik Pada Struktur Rangka Sepeda Motor
Dalam proses analisa menggunakan paket software komputer MSC/NASTRAN for windows, maka benda yang akan diuji harus dibuat mendekati sama dengan benda yang aslinya agar data analisis yang diperoleh dapat dipertanggung jawabkan serta hasilnya mendekati kebenaran.
5.1.1 Identifikasi Struktur
Gaya-gaya yang nantinya akan terjadi pada struktur rangka sepeda motor ini adalah Fmax orang adalah beban terdistribusi dengan massa maksimum dari
pengendara yaitu 140 kg (1400 N) dan Fmesinadalah beban terdistribusi dari massa
mesin yaitu 25 kg (250 N). Tumpuan terletak pada roda depan yang menggunakan jenis tumpuan engsel dengan 2 derajat kebebasan (translasi x dan y) dan roda belakang yang menggunakan tumpuan rol dengan 1 derajat kebebasan (translasi y), dimana tujuan penggunaan jenis tumpuan ini agar lebih stabil.
Penampang batang yang digunakan pada struktur rangka sepeda motor adalah :
- Pipa 1 terbuat dari batang silinder pipa bulat 28 mm - Pipa 2 terbuat dari batang silinder pipa bulat 21 mm
Pada struktur rangka sepeda motor ini masing-masing menggunakan 1 buah pegas dibagian roda depan dan bagian roda belakang.
5.1.2 Pemodelan Struktur Rangka Sepeda Motor
Pada pemodelan rangka sepeda motor ini, digunakan software komputer MSC/NASTRAN for windows (Femap versi 6.0) dengan melakukan berbagai tahapan, yaitu :
1. Penentuan titik koordinat (nodal) 2. Pemilihan sifat fisik material 3. Penentuan jenis elemen 4. Pembuatan elemen 5. Pembebanan (load) 6. Tumpuan (constraint)
Pada perangkat lunak Femap versi 6.0 ini menggunakan satuan yang seragam, dalam hal ini penulis menggunakan satuan mmNs (milimeter-Newton-sekon).
5.1.2.1 Penentuan Titik Koordinat (Nodal)
Dalam penggambaran geometri, yang pertama dilakukan adalah mendefinisikan titik acuan (titik nol) yang akan dipakai dalam menentukan semua titik koordinat (grid point) struktur pada gambar.
Tabel 5.1
Koordinat Tiap Nodal Rangka Sepeda Motor Koordinat Nodal X Y Z 1 0 0 0 2 37 93 0 3 29 72 0 4 185 9 100 5 579 -289 100 6 1113 39 85 7 1113 39 -85 8 579 -289 -100 9 189 9 -100 10 8 20 0 11 423 -171 100 12 423 -171 -100
5.1.2.2 Pemilihan Sifat Fisik Material
Pada struktur rangka sepeda motor ini, material yang dipergunakan adalah Baja ST-37.
Tabel 5.2 Sifat Fisik Material
ST-37
Modulus Elastisitas (E) 0,21 N/m2
Poisson ratio () 0.3
Rapat jenis () 7,8.10-11N/m2
5.1.2.3 Penentuan Jenis Elemen
Struktur rangka sepeda motor ini terdiri dari beberapa susunan batang silinder pipa bulat, dengan memasukkan dimensi dari masing-masing batang pada model – property – shape – circular tube di dalam software Femap, maka akan diketahui sifat fisik dari masing-masing batang.
5.1.2.4 Pembuatan Elemen
Pendefinisian dari masing-masing batang pipa adalah sebagai berikut : Batang pipa 1
Batang pipa 2
Struktur rangka sepeda motor ini menggunakan 1 buah pegas depan dan 1 buah pegas belakang (monoshock), dimana harga kekakuan pegas (k) dapat ditentukan dengan persamaan :
) 10 ( . . . 8 . 3 4 D n d G k Z X Y A = 163,3 mm2 Izz = 13885,8 mm4 Iyy = 13885,8 mm4 J = 27763,6 mm4 Luas penampang Y = 87,5 mm2 Luas penampang Z = 87,5 mm2 Z X Y A = 119,3 mm 2 Izz = 5446,7 mm4 Iyy = 5446,7 mm4 J = 10890,4 mm4 Luas penampang Y = 64,5 mm2 Luas penampang Z = 64,5 mm2
Dimana :
k = konstanta pegas (kg/mm)
G = modulus geser (kg/mm2) untuk baja = 8000 kg/mm2 d = diameter pegas (mm)
D = diameter lilitan rata-rata (mm) n = jumlah lilitan
Dikarenakan pemakaian pegas masing-masing untuk roda belakang dan roda depan hanya satu buah dengan pegas monoshock yang berbeda maka harga konstanta (k) pegas untuk kedua monoshock adalah :
1) Monoshock depan
Diketahui : G = 8000 km/mm2 d = 8 mm
D = 55 mm n = 6 lilitan
Dengan menggunakan persamaan di atas, maka :
kg mm N m k .10 41,03 / 0,41 / 55 . 6 . 8 8 . 8000 3 4 2) Monoshock belakang Diketahui : G = 8000 km/mm2 d = 10 mm D = 57 mm n = 8 lilitanDengan menggunakan persamaan di atas, maka :
kg mm N m k .10 67,49 / 0,67 / 57 . 8 . 8 10 . 8000 3 4 Dengan mengetahui harga kekakuan pegas, maka data kekakuan pegas dapat dimasukkan dalam file.dat dengan harga yang telah dikalkulasikan di atas.
5.1.2.5 Pembebanan (Load)
Pembebanan pada struktur rangka sepeda motor ini terdiri dari : Pembebanan maksimum dari berat orang
Jenis pembebanan ini adalah pembebanan terdistribusi dengan berat maksimum dari kedua orang adalah 140 kg (1400 N)
Pembebanan maksimum berat mesin
Jenis pembebanan ini adalah pembebanan terdistribusi dengan diketahui berat mesin adalah 25 kg (250 N).
Pembebanan gravitasi yaitu 9,81 m/s2
, dengan pembebanan gravitasi dalam arah sumbu Y negatif.
5.1.2.6 Tumpuan (Constraint)
Jenis tumpuan yang digunakan adalah tumpuan engsel (pada roda depan) dengan 2 derajat kebebasan (translasi x dan y) dan tumpuan rol (pada roda belakang) dengan 1 derajat kebebasan (translasi y).
5.1.3 Analisis Statik Struktur Rangka Sepeda Motor
Setelah membuat model struktur rangka sepeda motor pada program MSC/NASTRAN for windows, kemudian diekspor ke dalam file.dat untuk mendapatkan format FEMAP 6.0. Model dalam bentuk format FEMAP 6.0 tersebut siap untuk dianalisis dengan perangkat lunak MSC/NASTRAN 70.5.
Gambar 5.4. Pemodelan Rangka Secara Keseluruhan
5.1.3.1 Defleksi yang Terjadi
Dari hasil analisis yang dilakukan dapat diketahui perpindahan (defleksi) ekstrem yang terjadi pada pegas sepeda motor, dengan defleksi terbesar senilai 95,75 mm.
Gambar 5.5. Defleksi yang terjadi
Berdasarkan gambar di atas dapat diketahui bahwa terjadi defleksi sebesar (95,75 mm) akan tetapi karena jarak antara struktur rangka sepeda motor dengan permukaan jalan adalah 200 mm sehingga struktur rangka motor tidak mengalami benturan terhadap permukaan jalan dan dapat dinyatakan aman.
5.1.3.2 Tegangan yang Terjadi
Pada hasil analisis ini pula ditunjukkan tegangan tarik dari rangka sepeda motor dengan beban-beban yang ada, kemudian hasil analisisnya akan dibandingkan dengan tegangan tarik dari bahan yang digunakan yaitu ST-37 yang sudah dihitung dengan safety factor.
Gambar 5.6. Tegangan Tarik Pada Rangka Sepeda Motor
Terlihat pada gambar bahwa kekuatan tarik yang terjadi pada rangka sepeda motor dengan nilai yang tertinggi sebesar 12,07 N/mm2. Kemudian hasilnya dibandingkan dengan kekuatan tarik dari bahan yang digunakan, diperoleh :
analisis sebesar : 12,07 N/mm2
Besarnya pada bahan ST-37 sebesar : 37 kg/mm2 370 N / mm2 Dengan safety factor sebesar 10, maka diperoleh :
yang diijinkan sebesar : 2
/ 37 10 370 mm N
Dikarenakan ( yang terjadi pada rangka < ijin yang diperbolehkan), maka struktur rangka dapat dinyatakan aman. (12,7 N/mm2< 37 N/mm2).
5.2 Perhitungan Traksi
Gambar 5.7. Perhitungan Traksi
Diketahui :
Worang + motor = 140 kg + 63 kg = 203 kg Jarak sumbu roda (L) = 1240 mm
Jarak A dan B = 620 mm 2 1240 Asumsi harga = 0,1 motor Worang x L B Wr kg x mm mm Wr 203 1240 620 Wr = 101,5 kg 1015 N
Keterangan : Wr = berat belakang (N)
B = jarak roda ke titik CoG (mm) L = jarak sumbu roda (mm)
Fxr = x Wr Fxr = 0,1 x 1015 N Fxr = 101,5 N
Asumsi kecepatan yang digunakan adalah kecepatan maksimum sebesar V = 100 Km/jam. Maka diperoleh :
P = Fxr x V P = 101,5 N x 100 km/jam P = /det 3600 1000 100 5 , 101 Nm x x N P = 2820 watt 2,82 Kw
Daya maksimum pada mesin sepeda motor Honda adalah sebesar 7.29 PS pada putaran 8000 rpm, maka :
Pmotor Honda= 7.29 PS x 0.75 Kw = 5.46 Kw
Dikarenakan (P motor TA < P motor Honda), maka P pada motor TA dapat dinyatakan aman. (2.82 Kw < 5.46 Kw).
5.3 Uji Jalan
Tahapan pengujian yang penulis lakukan terhadap sepeda motor TA ini adalah uji jalan yang mencakup uji kecepatan dengan uji pengereman dan uji percepatan.
Keterangan : Fxr = gaya traksi (N) = koefisien gesek Wr = berat belakang (N)
5.3.1 Uji Kecepatan dengan Uji Pengereman
Uji jalan ini dilakukan di jalan yang lurus dan tidak bergelombang dengan menggunakan ban sepeda motor tipe dry type (racing) merk mizzle, motor berjalan dengan baik, handling dan kestabilan cukup baik terlebih jarak antara pengemudi dengan stang kemudi lebih dekat, maka tenaga yang dibutuhkan untuk membelokkan stang lebih sedikit. Kemudian dilanjutkan dengan uji kecepatan dengan uji pengereman, pengujian ini dilakukan dengan tiga tingkat kecepatan yaitu :
1. 30 km/jam 2. 40 km/jam 3. 50 km/jam
Tabel 5.3
Hasil Uji Kecepatan dengan Uji Pengereman
No Kecepatan (km/jam) Jarak Pengereman I (mm) Jarak Pengereman II (mm) Jarak Pengereman III (mm) Nilai Rata-rata (mm) 1 30 km/jam 6500 6300 6700 6500 2 40 km/jam 7500 7300 7700 7500 3 50 km/jam 9300 9700 9800 9600
Maka diperoleh grafik uji kecepatan dengan uji pengereman adalah sebagai berikut :
Grafik Uji Kecepatan dengan Uji Pengereman 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000
30 km/jam 40 km/jam 50 km/jam
Kecepatan (Km/jam) J a ra k P e n g e re m a n (m m )
Gambar 5.8. Grafik Uji Kecepatan dengan Uji Pengereman
Hasil jarak pengereman pada grafik di atas dilakukan dengan pengereman langsung (rem langsung hingga berhenti), untuk tingkat kecepatan di atas 50 km/jam pengereman tidak dapat dilakukan dengan rem langsung harus dengan pengereman bertingkat (rem bertahap) dikarenakan dapat membuat ban belakang sepeda motor sedikit terangkat, tentu saja hal ini sangat berbahaya yang dapat membuat sepeda motor tidak stabil kemudian jatuh.
Kekurangan yang timbul saat uji jalan adalah sistem suspensi depan dan sistem suspensi belakang kurang berfungsi dengan baik, sehingga sepeda motor ini tidak dapat dikendarai berboncengan.
5.3.2 Uji Percepatan
Uji percepatan pada sepeda motor TA ini dilakukan saat sepeda motor dalam keadaan diam lalu di gas hingga mencapai kecepatan uji yang diinginkan, dalam hal ini sebesar 50 km/jam.
Uji ini dilakukan dengan timer yang berfungsi sebagai pencatat waktu seberapa lama motor tersebut dapat mencapai kecepatan yang dimaksud.
Hasil pengujian diperoleh 11 detik, waktu yang dibutuhkan sepeda motor TA untuk mencapai kecepatan 50 km/jam dari keadaan diam.
BAB VI
KESIMPULAN DAN SARAN
6.1 Kesimpulan
1. Hasil perancangan ini dapat dibuat menjadi sebuah produk, tetapi masih memerlukan pengembangan desain lebih lanjut agar mendapat desain yang lebih simple dan menarik.
2. Desain rangka (frame) dengan menggunakan tubular steel pipe dapat menjadi suatu pertimbangan alternatif dalam perancangan rangka sepeda motor.
3. Penggunaan kedua monoshock pada hasil rancangan kurang berfungsi dengan baik.
4. Penggunaan software Autocad, MSC. Nastran, sangat dibutuhkan untuk merancang dan menganalisa struktur, dan juga membantu menghemat waktu serta dapat mengurangi kesalahan-kesalahan desain dan analisisnya.
6.2 Saran
1. Ada baiknya kedua monoshock diganti agar sepeda motor hasil rancangan dapat digunakan untuk transportasi sehari-hari.
2. Diharapkan akan ada rekan mahasiswa yang mengembangkan desain menjadi lebih baik lagi.
1. Bradley, John, “The Racing Motorcyle, A Technical Guide for Construction”, Broad land Leisure Publication : New York, 1996.
2. Brosur Sepeda Motor Honda Grand 1995 dan Honda Kharisma 2003.
3. Foale, Tony and Willoughby, Vic, “Motorcycle Chassis Design, The Theory and Practice”, Osprey : London, 1984.
4. Foale, Tony, “Chasis Design”,www.Tonyfoale.com. 5. Indra Tedja Kumala, Diktat Mata Kuliah, “Elemen Mesin”. 6. Moore, Michael, “Frame Article”,www.Eurospares.com.
7. Soeharsono, Mata Kuliah “Mekanika Kekuatan Material, Statika Struktur dan Metode Elemen Hingga”.
8. Sularso dan Kiyokatsu Suga. “Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin”, Jakarta : PT. Pradnya Paramita, 1979.
9. Tabloid Motor Plus : “Artikel Mengenai Pengelasan Chassis”, No. 049/I, Sabtu 5 Februari 2000.
10. Tambunan, Sahrudin, “Modul Kursus MSC/NASTRAN”, Indonesian Aerospace : Mei 2003.
