Perancangan Chasis Prototype Mobil Listrik Jenis Pick Up untuk Kebutuhan Kendaraan di Pedesaan

Perancangan Chasis Prototype Mobil Listrik Jenis Pick Up untuk Kebutuhan Kendaraan Pedesaan

Hendi Ramadhani^1*, Marno², Oleh³

1,2,3Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Singaperbangsa Karawang, Indonesia

*Koresponden email: 1910631150088@student.unsika.ac.id

Diterima: 25 Juni 2023 Disetujui: 13 Juli 2023

Abstract

Electric cars are currently developing very rapidly with various innovations that are continuously being made. It is judged to replace fossil fuels for human vehicles. One important component that needs to be considered in the design of an electric car is the frame or chassis. This research is aimed at designing a prototype chassis for a pick-up type electric car for rural needs. This design uses a statistical approach and uses simulation assistance in solidworks software. Based on the results of the simulation analysis, it was found that the AISI 1020 material was considered the most appropriate for the designed frame. The stress value is 1,401 × 10⁸ 𝑁/𝑚², the displacement is 1,191 × 10⁻³ 𝑚, and the safety factor is 2.5. The choice of AISI 1020 as the pick-up type electric vehicle prototype chassis material for rural vehicles is because this material is a medium-strength, low-carbon steel which is generally used in mechanical construction and has good welding capabilities. AISI 1020 material is often used in the manufacture of car chassis because of its lower cost, good machinability, high strength and ductility.

Keywords: electric car, chassis, simulation, statistics, solidwork

Abstrak

Mobil listrik saat ini berkembang sangat pesat dengan berbagai inovasi yang terus dilakukan. Hal ini dinilai untuk menggantikan bahan bakar fosil untuk kendaraan manusia. Salah satu komponen penting yang perlu diperhatikan dalam rancangan mobil listrik adalah rangka atau chasis. Penelitian ini ditujukan untuk merancang chasis prototype untuk mobil listrik berjenis pick up untuk kebutuhan di pedesaan. Rancangan ini menggunakan pendekatan statistik dan menggunakan bantuan simulasi pada software solidworks.

Berdasarkan hasil analisis simulasi didapatkan material AISI 1020 yang dinilai paling tepat untuk rangka yang dirancang. Didapatkan nilai stress sebesar 1,401 × 10⁸ 𝑁/𝑚², displacement sebesar 1,191 × 10⁻³ 𝑚, dan safety factor sebesar 2,5. Pemilihan AISI 1020 sebagai material chassis prototype kendaraan listrik berjenis pick up untuk keperluan kendaraan di perdesaan karena material ini merupakan baja karbon rendah dengan kekuatan sedang yang umumnya digunakan dalam konstruksi mekanis dan kemampuan pengelasan yang baik. Material AISI 1020 sering digunakan dalam pembuatan chassis mobil karena biayanya yang lebih rendah, kemudahan pengolahan yang baik, memiliki kekuatan dan daktilitas tinggi.

Kata Kunci: mobil listrik, chasis, simulasi, statistik, solidwork

1. Pendahuluan

Pada kondisi saat ini, teknologi terus mengalami perkembangan dari konvensional ke arah modern dalam berbagai bidang termasuk pada kendaraan otomotif [1][2]. Dalam menunjang kegiatan sehari-hari yang dilakukan manusia, kendaraan menjadi hal yang sangat melekat dan tidak dapat dilepaskan pada kondisi sekarang [3]. Perkembangan teknologi yang terjadi saat ini juga mempengaruhi pada kendaraan otomotif, diantaranya dengan munculnya inovasi mobil listrik [4]. Inovasi mobil listrik hadir sebagai kendaraan ramah lingkungan dan diharapkan dapat mengurangi penggunaan bahan bakar hasil minyak bumi atau fosil purba secara signifikan [5]. Hal ini karena mobil listrik tidak dijalankan dengan bahan bakar fosil, melainkan dengan energi listrik dalam bentuk baterai sebagai tempat penyimpanan energi [6]. Energi listrik adalah termasuk salah satu energi alternatif, yang bisa digunakan sebagai pengganti bahan bakar minyak [7][8].

Untuk sebuah kendaraan listrik tentu membutuhkan beberapa komponen yang merupakan satu kesatuan, diantaranya sistem rangka dan sasis, sistem roda, sistem pengereman, sistem kemudi, dan sistem penggerak [9]. Chassis atau rangka kendaraan adalah komponen utama pada kendaraan yang berfungsi untuk menopang seluruh beban kendaraan seperti penumpang, mesin, sistem mekanik, dll [10]. Rangka merupakan salah satu bagian chasis pada mobil yang harus mempunyai konstruksi kuat untuk menahan atau memikul beban kendaraan [11]. Konstruksi yang kuat untuk menahan beban kendaraan mobil listrik

adalah karakter utama sebuah rangka [12]. Syarat utama yang harus terpenuhi adalah material tersebut harus memiliki kekuatan untuk menopang beban dari kendaraan [13]. Chassis otomotif atau chassis mobil membantu untuk menjaga mobil tetap kaku dan lentur. Penggunaan material yang ringan tetapi masih memiliki kekuatan yang baik untuk diaplikasikan pada chassis [14]. Dalam merancang rangka mobil, selain desain pemilihan bahan yang akan digunakan juga menjadi hal penting untuk diperhatikan. Ha ini karena rangka akan menjadi penopang pada mobil, sehingga harus memiliki struktur yang kuat dan beban ringan [15]. Penelitian ini ditujukan untuk merancang chasis prototype dengan pendekatan statistik untuk mobil listrik jenis pick up untuk kendaraan di pedesaan.

Beberapa penelitian yang pernah dilakukan dalam perancangan rangka mobil listrik diantaranya penelitian yang dilakukan [16], memiliki tujuan untuk merancang rangka pada mobil hemat energi.

Hasilnya menunjukkan bahwa rancangan rangka tersebut aman dengan safety factor minimum 5,24 dan maksimum 15. Penelitian yang dilakukan [17], ditujukan untuk menganalisis dan merancang rangka pada mobil listrik berjenis urban. Hasil yang didapatkan yaitu nilai maksimal displacement 0.6675 mm, dengan nilai safety factor 1,29. Penelitian yang dilakukan [18], bertujuan untuk merancang rangka dan melakukan assessment dengan menggunakan metode elemen hingga. Hasilnya rangka dinilai mampu menahan beban yang diberikan dan tidak mengalami kerusakan dengan nilai tegangan maksimal 129 dengan nilai 35,443 MPa.

2. Metode Penelitian

Penelitian ini ditujukan untuk merancang rangka mobil listrik berjenis pick up untuk kebutuhan transportasi di daerah pedesaan. Penelitian ini dimulai dengan studi pendahuluan untuk mendapatkan informasi yang dapat membantu dalam pelaksanaan penelitian ini. studi tersebut dilakukan dengan literatur dan lapangan. Kemudian pengumpulan data seperti data beban yang dapat ditopang oleh rangka yang akan dirancang. Data tersebut didapatkan dengan cara observasi dengan mencari contoh dari rangka yang sebelumnya sudah ada pada mobil yang beredar. Selain itu juga dilakukan wawancara dengan masyarakat pedesaan dibeberapa desa di Karawang untuk mengetahui kebutuhan untuk mobil angkutan barang seperti yang akan dirancang pada penelitian ini.

Dari hasil tersebut kemudian dilakukan perancangan rangka berdasarkan kebutuhan dan data yang dikumpulkan. Rancangan tersebut terdiri dari desain, kemudian perhitungan kekuatan, hingga perhitungan pemilihan material. Selanjutnya dilakukan analisis untuk mendapatkan material yang terbaik untuk digunakan pada rancangan rangka pada penelitian ini. Analisis dilakukan dengan bantuan software solidworks untuk melakukan simulasi pada beberapa kriteria seperti tegangan maksimal, defleksi dan juga safety factor. Tahap terakhir yaitu hasil desain akhir dan penarikan kesimpulan dari hasil penelitian ini.

Adapun tahapan yang dilakukan penelitian ini dibuat dalam bentuk diagram alir untuk memudahkan pembacaan alur penelitian seperti pada Gambar 1.

Gambar 1. Metode Penelitian Sumber: [19]

3. Hasil dan Pembahasan

a. Spesifikasi Rangka Yang Direncanakan

Pada tahap awal dalam proses merancang rangka untuk mobil listrik berjenis pick up untuk kebutuhan di pedesaan, dirumuskan mengenai spesifikasi dan ukuran dari rangka yang akan dibuat.

Spesifikasi ini disusun berdasarkan hasil observasi dan wawancara terkait kebutuhan kendaraan tersebut. Selain itu juga dilakukan perbandingan dengan mobil pick up pada umumnya, dan didapatkan beberapa spesifikasi tersebut sebagai berikut:

Jarak roda depan dan belakang : 2664 mm Lebar keseluruhan rangka : 1840 mm Panjang keseluruhan rangka : 3950 mm Berat rangka mobil listrik : 370 Kg

Profil besi hollow : 100 x 50 x 1.8 mm

b. Massa Dari Setiap Komponen Rangka Mobil Listrik

Dari spesifikasi yang telah didapatkan kemudian disusun komponen yang akan melekat pada rangka mobil ketika sudah beroperasi. Penyusunan komponen ini juga bertujuan untuk mengetahui berat maksimal yang dapat diterima oleh rangka yang akan dirancang. Dengan begitu dapat mencegah penggunaan mobil dengan muatan yang berlebihan, sehingga akan mengalami kerusakan. Adapun beberapa komponen dan beratnya tersebut seperti pada Tabel 1.

Tabel 1. Massa dari komponen mobil listrik

Jenis Komponen Massa

Motor 200 Kg

Baterai 450 Kg

Pengemudi 100 Kg

Penumpang 100 Kg

Muatan 1000 Kg

Bodi Kepala 130 Kg

Bak 160 Kg

Kursi 20 Kg

Sumber: Hasil Pengolahan Data, 2023

Pada Tabel 1 hasil beban dari masing-masing kategori tersebut menjadi kriteria aman pada perhitungan teoritis untuk rangka kendaraan pick up pada penelitian ini.

c. Perancangan Rangka Mobil

Dari hasil penyusunan spesifikasi dan komponen yang akan melekat pada rangka mobil, kemudian dibuat rancangan rangka mobil pick up ini dengan menggunakan bantuan software solidworks. Didapatkan hasil desain 2 dimensi untuk rangka pick up ini adalah seperti pada Gambar 2.

Gambar 2. Hasil Perancangan Rangka 2D Sumber: Hasil Pengolahan Data, 2023

Analisa kesetimbangan pada rangka mobil listrik seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.

Untuk situasi pembebanan pada rangka mobil listrik diasumsikan bahwa:

- Getaran pada struktur diabaikan.

- Analisis pembebanan pada rangka dalam kondisi statis/diam.

- Beban dinamis diabaikan.

- Massa rangka diabaikan pada analisis.

Gambar 3. Diagram Benda Bebas Rangka Sumber: Hasil Pengolahan Data, 2023

Keterangan:

𝑊₁ + 𝑊₂ = Beban pengemudi, penumpang, kursi mobil, dan body kepala 𝑊₃ + 𝑊₄ = Beban pengemudi, penumpang, kursi mobil, dan body kepala 𝑊₅ + 𝑊₆ = Beban motor penggerak, bak, dan muatan

𝑊₇ + 𝑊₈ = Beban motor penggerak, bak, dan muatan

d. Perhitungan Rangka Mobil dan Massa Yang Terjadi

Pada Gambar 3. Merupakan uraian pembebanan dua dimensi yang terjadi ada rangka mobil listrik yang dimana 𝑊₁ dan 𝑊₂ adalah titik beban pengemudi, penumpang, kursi mobil, dan body kepala merupakan batang pertama yang memiliki jarak 1,94 m dari titik pusat roda belakang. 𝑊₃ dan 𝑊₄ merupakan titik beban pengemudi, penumpang, kursi mobil, dan body kepala merupakan batang kedua yang memiliki jarak pembebanan yaitu 1,54 m dari titik pusat roda belakang. Titik 𝑊5 dan 𝑊6 adalah titik beban motor penggerak, bak, dan muatan yang memiliki jarak beban sekitar 0,54 m dari titik pusat roda belakang. 𝑊₇ dan 𝑊₈ merupakan beban motor penggerak, bak, dan muatan yang titik pembebanannya memiliki jarak 0,04 m dari titik pusat roda belakang. Pada penelitian ini menggunakan gaya radial atau gaya vertikal biasa.

Beban yang diterima oleh rangka mobil adalah beban pengemudi, penumpang, kursi mobil, body kepala, motor penggerak, bak, dan muatan bagian belakang. Seperti yang ada pada Tabel 1.

menjelaskan tentang massa dari setiap komponen. Dapat diketahui massa pengemudi, penumpang, kursi mobil, dan body kepala adalah 350 kg, dan massa dari motor penggerak, bak, dan muatan yaitu 1360 kg, dan percepatan gravitasi sebesar 9,81 𝑚/𝑠². Maka untuk mencari nilai gaya dari suatu beban yang terdistribusi menggunakan rumus:

W = m.g Dimana:

W = Beban (N)

m = Massa benda (Kg)

g = Percepatan gravitasi (𝑚/𝑠²)

1) Mencari nilai gaya dari pengemudi, penumpang, kursi mobil dan body kepala sebesar 350 kg.

𝑊 = 𝑚 . g

𝑊 = 350 𝑘𝑔 × 9,81 𝑚/𝑠² 𝑊 = 3443,5 𝑁

Nilai gaya yang didapat dari beban pengemudi, penumpang, kursi mobil dan body kepala dikali dengan percepatan gravitasi sebesar 3443,5 N.

2) Mencari gaya dari motor penggerak, bak, dan muatan sebesar 1360 kg.

𝑊 = 𝑚 . g

𝑊 = 1360 × 9,81 𝑚/𝑠² 𝑊 = 13341,6 N

Nilai gaya yang didapat dari beban motor penggerak, bak, dan muatan dikali dengan percepatan gravitasi sebesar 13341,6 N.

Maka didapatkan nilai gaya hasil perhitungan untuk mencari beban yang didistribusikan sebagai berikut:

1) Beban pengemudi, penumpang, kursi mobil dan body kepala = 3443,5 N

2) Beban motor penggerak, bak, dan muatan = 13341,6 N

Pembagian beban dibagikan sesuai batang penopang yang ada, beban pengemudi, penumpang, kursi mobil dan body kepala ditopang oleh empat batang, dan pada motor penggerak, bak, dan muatan ditopang oleh empat batang juga sehingga massa dibagi oleh penopang. Pembagian pembebanan sesuai titik 𝑊₁ sampai 𝑊₄ adalah beban pengemudi, penumpang, kursi mobil dan body kepala dimana didapatkan nilai gaya sebesar 3443,5 N atau setiap komponen beban memiliki gaya sebesar 860,875 N.

Kemudian untuk 𝑊₅ sampai 𝑊₈ adalah beban motor penggerak, bak, dan muatan dimana didapatkan nilai gaya sebesar 13341,6 N atau setiap komponen beban memiliki gaya sebesar 3335,4 N.

e. Reaksi Yang Terjadi Pada Setiap Batang 1) Reaksi gaya pada batang 1 (𝑊₁+𝑊₂)

Gambar 3. Diagram Benda Bebas batang satu Sumber: Hasil Pengolahan Data, 2023

Perhitungan:

∑_𝐹𝑥 = 0 𝑅_𝐹𝑋 = 0

∑𝐹𝑦 = 0

𝑅_𝑎𝑦1 + 𝑅_𝑏𝑦1 − 𝑊₁− 𝑊₂ = 0

𝑅_𝑎𝑦1 + 𝑅_𝑏𝑦1 − 860,875 𝑁 − 860,875 𝑁 = 0 𝑅_𝑎𝑦1 + 𝑅_𝑏𝑦1 = 860,875 𝑁 + 860,875 𝑁 𝑅_𝑎𝑦1 + 𝑅_𝑏𝑦1 = 1721,75 𝑁

∑_𝑀𝑎= 0

𝑅_𝑏𝑦1 (𝐿) − 𝑊₁(𝐿) − 𝑊₂(𝐿) = 0

𝑅_𝑏𝑦1 (0,7 𝑚) − 860,875 𝑁 (0,175 𝑚) − 860,875 𝑁 (0,525) = 0 𝑅_𝑏𝑦1 (0,7 𝑚) = 602,6125 𝑁 . 𝑚

𝑅𝑏𝑦1 = 602,6125 𝑁. 𝑚 0,7 𝑚 𝑅𝑏𝑦1 = 860,875 𝑁

𝑅_𝑎𝑦1 + 𝑅_𝑏𝑦1 = 1721,75 𝑁 𝑅_𝑎𝑦1 + 860,875 𝑁 = 1721,75 𝑁 𝑅_𝑎𝑦1 = 860,875 𝑁

2) Reaksi gaya pada batang 2 (𝑊₃+𝑊₄)

Gambar 4. Diagram Benda Bebas batang dua Sumber: Hasil Pengolahan Data, 2023

Hasil yang didapatkan dengan menggunakan tahapan dan rumusan perhitungan pada W1 dan W2 yaitu sebagai berikut:

∑_𝐹𝑥= 0 𝑅_𝐹𝑋 = 0

∑_𝐹𝑦= 0

𝑅_𝑎𝑦2 + 𝑅_𝑏𝑦2 − 𝑊₃− 𝑊₄ = 0 𝑅_𝑎𝑦2 + 𝑅_𝑏𝑦2 = 1721,75 𝑁

∑𝑀𝑎= 0

𝑅_𝑏𝑦2 (𝐿) − 𝑊₃(𝐿) − 𝑊₄(𝐿) = 0 𝑅_𝑏𝑦2 = 860,875 𝑁

𝑅𝑎𝑦2 + 𝑅𝑏𝑦2 = 1721,75 𝑁 𝑅_𝑎𝑦2 = 860,875 𝑁

Dari hasil perhitungan pada batang satu dan dua pada bagian depan, didapatkan reaksi dititik 𝑅_𝑎𝑦1 dan 𝑅_𝑎𝑦2 sebesar 860,875 N dan dititik 𝑅_𝑏𝑦1 dan 𝑅_𝑏𝑦2 sebesar 860,875 N. Maka gaya disebut setimbang karena pembebanan yang terjadi sama pada kedua batang.

3) Reaksi gaya pada batang 3 (𝑊₅+𝑊₆)

Gambar 5. Diagram Benda Bebas batang tiga Sumber: Hasil Pengolahan Data, 2023

Perhitungan:

∑_𝐹𝑥= 0 𝑅_𝐹𝑋 = 0

∑_𝐹𝑦= 0

𝑅_𝑎𝑦3 + 𝑅_𝑏𝑦3 − 𝑊₅− 𝑊₆ = 0 𝑅𝑎𝑦3 + 𝑅𝑏𝑦3 = 6670,8 𝑁

∑_𝑀𝑎= 0

𝑅_𝑏𝑦3 (𝐿) − 𝑊₅(𝐿) − 𝑊₆(𝐿) = 0

𝑅𝑏𝑦3 (0,7 𝑚) − 3335,4 𝑁 (0,175 𝑚) − 3335,4 𝑁 (0,525) = 0 𝑅_𝑏𝑦3 = 3335,4 𝑁

𝑅_𝑎𝑦3 + 𝑅_𝑏𝑦3 = 6670,8 𝑁 𝑅𝑎𝑦3 + 3335,4 𝑁 = 6670,8 𝑁 𝑅_𝑎𝑦3 = 3335,4 𝑁

4) Reaksi gaya pada batang 4 (𝑊₇+𝑊₈)

Gambar 6. Diagram Benda Bebas batang empat Sumber: Hasil Pengolahan Data, 2023

Perhitungan:

∑_𝐹𝑥= 0 𝑅_𝐹𝑋 = 0

∑_𝐹𝑦= 0

𝑅_𝑎𝑦4 + 𝑅_𝑏𝑦4 − 𝑊₇− 𝑊₈ = 0 𝑅_𝑎𝑦4 + 𝑅_𝑏𝑦4 = 6670,8 𝑁

∑_𝑀𝑎= 0

𝑅_𝑏𝑦4 (𝐿) − 𝑊₇(𝐿) − 𝑊₈(𝐿) = 0

𝑅_𝑏𝑦4 (0,7 𝑚) − 3335,4 𝑁 (0,175 𝑚) − 3335,4 𝑁 (0,525) = 0 𝑅_𝑏𝑦4 = 3335,4 𝑁

𝑅𝑎𝑦4 + 𝑅𝑏𝑦4 = 6670,8 𝑁 𝑅_𝑎𝑦4 + 3335,4 𝑁 = 6670,8 𝑁 𝑅_𝑎𝑦4 = 3335,4 𝑁

Dari hasil perhitungan pada batang tiga dan empat pada bagian tengah, didapatkan reaksi dititik 𝑅_𝑎𝑦3 dan 𝑅_𝑎𝑦4 sebesar 3335,4 N dan dititik 𝑅_𝑏𝑦3 dan 𝑅_𝑏𝑦4 sebesar 3335,4 N. Maka gaya disebut setimbang karena pembebanan yang terjadi sama pada kedua batang.

f. Reaksi Tumpuan Roda

Reaksi gaya pada tumpuan roda depan dan belakang dicari menggunakan gaya yang terdistribusi diakibatkan oleh gaya radial, dapat dilihat pada diagram benda bebas pada Gambar 7. untuk roda depan disimbolkan (RAB) dan untuk roda belakang disimbolkan (RBA). Beban yang bekerja pada rangka adalah beban yang sudah terdistribusikan, beban controller depan, beban pengemudi dan kursi kemudi, beban motor penggerak dan muatan bagian belakang. Berikut ini adalah reaksi tumpuan pada roda menggunakan beban yang sudah didistribusikan.

Gambar 7. Diagram Benda Bebas Tumpuan Roda Sumber: Hasil Pengolahan Data, 2023

Perhitungan:

∑_𝐹𝑥= 0 𝑅_𝐹𝑋= 0

∑_𝐹𝑦 = 0

𝑅_𝐵𝐴+ 𝑅_𝐴𝐵− (𝑊₈+𝑊₇) − (𝑊₆+𝑊₅) − (𝑊₄+𝑊₃) − (𝑊₂+𝑊₁) = 0

𝑅_𝐵𝐴+ 𝑅_𝐴𝐵 = (𝑊₈+𝑊₇) + (𝑊₆+𝑊₅) + (𝑊₄+𝑊₃) + (𝑊₂+𝑊₁) 𝑅_𝐵𝐴+ 𝑅_𝐴𝐵 = 6670,8 𝑁 + 6670,8 𝑁 + 1721,75 𝑁 + 1721,75 𝑁 𝑅𝐵𝐴+ 𝑅𝐴𝐵 = 16785,1 𝑁

∑_𝑀𝑎 = 0

𝑅_𝐴𝐵(𝐿) − (𝑊₈+ 𝑊₇)(𝐿) − (𝑊₆+ 𝑊₅)(𝐿) − (𝑊₄+ 𝑊₃)(𝐿) − (𝑊₂+ 𝑊₁)(𝐿) = 0 𝑅_𝐴𝐵(𝐿) = (𝑊₈+ 𝑊₇)(𝐿) + (𝑊₆+ 𝑊₅)(𝐿) + (𝑊₄+ 𝑊₃)(𝐿) + (𝑊₂+ 𝑊₁)(𝐿)

𝑅_𝐴𝐵(2,66) = (6670,8 𝑁)(0,04) + (6670,8 𝑁)(0,54) + (1721,75 𝑁)(1,54) + (1721,75 𝑁)(1,94) 𝑅_𝐴𝐵(2,66) = 9860,754 𝑁. 𝑚

𝑅𝐴𝐵 =9860,754 𝑁. 𝑚 2,66 𝑚 𝑅_𝐴𝐵 = 3707,05038 𝑁 𝑅𝐵𝐴+𝑅𝐴𝐵 = 16785,1 𝑁

𝑅_𝐵𝐴+ 3707,05038 𝑁 = 16785,1 𝑁 𝑅_𝐵𝐴= 16785,1 𝑁 − 3707,05038 𝑁 𝑅_𝐵𝐴= 13078,0496 𝑁

Dari hasil perhitungan pada tumpuan roda didapatkan reaksi gaya paling besar ada pada tumpuan roda belakang atau titik 𝑅_𝐵𝐴 sebesar 13078,0496 𝑁, dan reaksi gaya yang terjadi pada tumpuan roda depan atau titik 𝑅_𝐴𝐵 sebesar 3707,05038 𝑁.

g. Analisis Pemilihan Material

Dari hasil perhitungan yang telah dilakukan kemudian dilakukan simulasi pada beberapa jenis material dengan tujuan menentukan material yang tepat untuk digunakan pada rancangan rangka dalam penelitian ini. Terdapat enam jenis material dengan karakteristik seperti pada Tabel 2.

Tabel 2. Material Properties Setiap Jenis

MaterialProperties Janis Material ASTM A36 Steel

Aluminium Alloy 6061

AISI 304

AISI 1045

AISI 4130

AISI 1020

Mass Density (g/cm3) 7.85 2.71 7.83 7.85 7.85 7.7

Yield Strength (Mpa) 250 155 290 530 460 351

Ultimate Tensile Strength (Mpa) 400 310 662 625 731 744

Young's Modulus (Gpa) 200 69 207 205 205 210

Sumber: Hasil Pengolahan Data, 2023

Dari karakteristik yang berbeda pada setiap jenis material kemudian dilakukan simulasi untuk mengetahui tegangan normal maksimal, defleksi, hingga safety factor. Simulasi dilakukan dengan menggunakan bantuan software solidworks dengan hasil masing-masing jenis analisis pada setiap jenis material yaitu seperti pada Tabel 3.

Tabel 3. Analisis Simulasi Tiap Material

Jenis Analisis Jenis Material ASTM A36 Steel

Aluminium

Alloy 6061 AISI 304 AISI 1045 AISI 4130 AISI 1020 Tegangan Normal

Maksimum (N/m²) 1,407 x 10⁸ 1,399 x 10⁸ 1,401 x 10⁸ 1,401 x 10⁸ 1,400 x 10⁸ 1,401 x 10⁸ Defleksi (m) 1,220 x 10^-3 3,542 x 10^-3 1,285 x 10^-3 1,191 x 10³ 1,191 x 10^-3 1,191 x 10^-3

Safety Factor 1,7 1,9 1,4 3,8 3,3 2,51

Sumber: Hasil Pengolahan Data, 2023

Dari hasil simulasi pada Tabel 3 secara keseluruhan, pilihan terbaik material untuk chassis prototype kendaraan listrik berjenis pick up untuk keperluan kendaraan di perdesaan yaitu AISI 1020, dengan beberapa penilaian yaitu tegangan maksimum masih dibawah tegangan izin yang dimana dikatakan dan layak digunakan, nilai safety factor diatas 2,5, massa jenis yang lebih rendah dari material lainnya, harga yang relatif rendah, kemudahan mesin, kemudahan pengolahan yang baik, mudah dilas, dan memiliki kekuatan dan daktilitas tinggi. Berikut ini adalah hasil simulasi dari material AISI 1020:

1) Hasil tegangan

Gambar 8. Hasil tegangan pada rangka mobil dengan material AISI 1020 Sumber: Hasil Pengolahan Data, 2023

Untuk tegangan normal maksimum yang terjadi pada rangka dengan beban pengemudi, penumpang, kursi, body depan, motor penggerak, bak, dan muatan didapatkan hasil sebesar 1,401 × 10⁸ 𝑁/𝑚².

2) Hasil defleksi

Gambar 9. Hasil defleksi pada rangka mobil dengan material AISI 1020 Sumber: Hasil Pengolahan Data, 2023

Untuk defleksi maksimum yang terjadi pada rangka dengan beban pengemudi, penumpang, kursi, body depan, motor penggerak, bak, dan muatan didapatkan hasil sebesar 1,191 × 10⁻³ 𝑚.

3) Hasil safety factor

Gambar 10. Hasil safety factor pada rangka mobil dengan material AISI 1020 Sumber: Hasil Pengolahan Data, 2023

Untuk safety factor yang didapatkan pada rangka dengan beban pengemudi, penumpang, kursi, body depan, motor penggerak, bak, dan muatan didapatkan hasil sebesar 2,5.

4. Kesimpulan

Pada kondisi semakin pesatnya perkembangan teknologi, kendaraan listrik menjadi sebuah alternatif untuk mengganti bahan bakar fosil. Inovasi terus dilakukan untuk membuat terobosan untuk pembaharuan pada bidang transportasi tersebut. Dalam merancang mobil listrik, salah satu bagian yang harus diperhatikan adalah rangka atau chasis. Telah diperoleh desain chassis prototype kendaraan listrik berjenis pick up untuk keperluan kendaraan di perdesaan yang berjenis ladder frame dengan dimensi panjang 3950 mm, lebar 1840 mm, dan berat 368 kg. Telah diperoleh material terbaik yaitu AISI 1020 menurut perhitungan perhitungan simulasi software yaitu didapat nilai stress sebesar 1,401 × 10⁸ 𝑁/𝑚², displacement sebesar 1,191 × 10⁻³ 𝑚, dan safety factor sebesar 2,5. Pemilihan AISI 1020 sebagai material chassis prototype kendaraan listrik berjenis pick up untuk keperluan kendaraan di perdesaan karena material ini merupakan baja karbon rendah dengan kekuatan sedang yang umumnya digunakan dalam konstruksi mekanis dan kemampuan pengelasan yang baik. Material AISI 1020 sering digunakan dalam pembuatan chassis mobil karena biayanya yang lebih rendah, kemudahan pengolahan yang baik, memiliki kekuatan dan daktilitas tinggi.

. 5. Referensi

[1] M. Rizaldi, S. T. Kismanti, and M. F. Nurdin, “Rancang Bangun Dan Analisis Kekuatan Poros Roda Belakang Pada Mobil Listrik,” J. Bear. Borneo …, vol. 1, no. 1, pp. 7–11, 2022, [Online]. Available:

http://jurnal.borneo.ac.id/index.php/bearings/article/view/3033%0Ahttp://jurnal.borneo.ac.id/index.

php/bearings/article/download/3033/1944.

[2] M. Arie, A. Setiawan, I. Sujana, and R. A. Wicaksono, “Simulasi Struktur Sasis Mobil Listrik Fakultas Teknik Menggunakan Finite Element Analysis (FEA),” J. Teknol. Rekayasa Tek. Mesin, vol. 2, no. 2, pp. 118–122, 2021.

[3] E. Saefudin, E. T. Firmansyah, and D. Oktara, “Perancangan kendaraan kampus dengan penggerak motor listrik,” J. REKAYASA ENERGI DAN Mek., vol. 2, no. 1, pp. 42–53, 2022.

[4] S. Sukmara, E. Heriana, A. Ekoprianto, M. A. Hakim, and D. Susanto, “Perancangan Penggerak Roda Kendaraan Jenis Differential Pada Mobil Kampus,” J. Technoma, vol. 01, no. 02, pp. 1–8, 2022.

[5] A. Efendi, “Rancang Bangun Mobil Listrik Sula Politeknik Negeri Subang,” J. Pendidik. Teknol.

dan Kejuru., vol. 17, no. 1, pp. 75–84, 2020, doi: 10.23887/jptk-undiksha.v17i1.23057.

[6] R. Mulyadi, K. D. Artika, and M. Khalil, “Perancangan Sistem Kelistrikan Perangkat Elektronik Pada Mobil Listrik,” Elem. J. Tek. Mesin, vol. 6, no. 1, pp. 7–12, 2019, doi: 10.34128/je.v6i1.85.

[7] M. A. Hakim, E. Heriana, A. Ekoprianto, S. Sukmara, and D. Susanto, “Rancangan Sistem Pengemudi Jenis Rack And Pinion Pada Mobil Kampus,” J. Technoma, vol. 01, no. 02, pp. 1–12, 2022.

[8] S. Sukmara, E. Heriana, A. Ekoprianto, M. A. Hakim, and D. Susanto, “Perancangan Penggerak Roda Kendaraan Jenis Differential Pada Mobil Kampus,” J. Teknonika, vol. 01, no. 02, pp. 1–8, 2022.

[9] M. A. Hakim, E. Heriana, M. A. Hakim, S. Sukmara, and D. Susanto, “Perancangan kendaraan kampus dengan penggerak motor listrik,” Jurnal Technoma, vol. 01, no. 02, pp. 60–66, 2022.

[10] G. K. Tatan, F. Mulyana, and M. H. Tullah, “Perancangan Tubular Frame Chassis Pada Pengembangan Mobil Listrik 2 Penumpang Berbasis Perkotaan,” in Prosiding Seminar Nasional Teknik Mesin Politeknik Negeri Jakarta, 2022, pp. 237–246, [Online]. Available:

http://prosiding.pnj.ac.id.

[11] H. L. Wijayanto, “Perancangan Rangka Kendaraan Micro Car,” J. Inov. Penelit., vol. 2, no. 2, pp.

409–414, 2021.

[12] G. C. A. Nugraha, B. Hartono, and D. Yuliaji, “Rancang Bangun Rangka Mobil Listrik Ibn Khaldun Sakti (Iksa),” AME (Aplikasi Mek. dan Energi) J. Ilm. Tek. Mesin, vol. 1, no. 1, pp. 47–52, 2019, doi:

10.32832/ame.v5i1.2429.

[13] H. Isworo, A. Ghofur, G. R. Cahyono, and J. Riadi, “Analisis Dissplacement Pada Chassis Mobil Listrik Wasaka,” Elem. J. Tek. Mesin, vol. 6, no. 2, pp. 94–104, 2019, [Online]. Available:

http://je.politala.ac.id/index.php/JE/article/view/103.

[14] Y. D. Meti, Marsono, and M. P. Nugrah, “Analisis Statik Chassis Mobil Listrik Jenis Ladder Frame Dengan Batang Struktur Honeycomb Berbahan Alumunium Alloy Dengan Bantuan Software

Solidworks,” in Seminar Nasional – XX, Rekayasa dan Aplikasi Teknik Mesin di Industri, 2021, no.

20, pp. 43–51.

[15] A. Efendi, Y. Sinung Nugroho, and M. Fahmi, “Perancangan Rangka dan Analisis Beban Mobil Listrik Sula Menggunakan Software Autodeks Inventor,” J. E-Komtek, vol. 4, no. 1, pp. 100–114, 2020, doi: 10.37339/e-komtek.v4i1.219.

[16] M. S. D. Ellianto and Y. E. Nurcahyo, “Rancang Bangun dan Simulasi Pembebanan Statik pada Sasis Mobil Hemat Energi Kategori Prototype,” J. Engine Energi, Manufaktur, dan Mater., vol. 4, no. 2, pp. 53–58, 2020.

[17] R. Anggara Syinta, Aprizal, and H. Suripto, “Analisis Dan Pembuatan Chassis Tipe Ladder Frame Mobil Kmhe Urban Concept Menggunakan Metode Simulasi Dan Pahl And Beitz,” ENOTEK J.

Energi dan Inov. Teknol., vol. 1, no. 01, pp. 14–18, 2021, doi: 10.30606/enotek.v1i01.1000.

[18] H. Abbas, D. Juma, and M. M. R. Jahuddin, “Penerapan Metode Elemen Hingga Untuk Desain Dan Analisis Pembebanan Rangka Chassis Mobil Model Tubular Space Frame,” ILTEK J. Teknol., vol.

15, no. 2, pp. 96–102, 2020.

[19] H. Hamdani, W. Wahyudin, and C. G. G. Putra, “Analisis Pengendalian Kualitas Produk 4L45W 21 . 5 MY Menggunakan Seven Tools dan Kaizen,” Go-Integratif J. Tek. Sist. dan Ind., vol. 02, no. 02, pp. 112–123, 2021.