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
Keamanan Latar Belakang
Kenyamanan
Keamanan
Steering System
Perumusan Masalah Sistem kemudi memainkan peranan penting dalam pengendalian kendaraan
Mensintesa system linkage kemudi agar kondisi ackerman dapat didekati setiap radius putar
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)
Tujuan penelitian
Menganalisa kinematika system steering pada mobil HyVi Sapujagad
Menganalisa pengaruh penempatan rack dan sudut steering arm terhadap steering error
Objek yang akan diteliti adalah kendaraan Hybrid Sapujagad Melakukan analisa analisa dengan sumber literature terhadap buku, jurnal dan penelitian terdahulu tentang steering system pada sebuah mobil.
Analisa kinematik dengan pemodelan menggunakan software kinematika
Prosedur Penelitian
PENELITIAN TERDAHULU 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.
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
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
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.
Perilaku Kendaraan Belok Kondisi Ideal/Ackerman Keterangan: O
= pusat belok ackermann
Rack
= radius belok ackermann (ideal)
θi
= sudut belok ideal
β
= sudut slide slip kendaraan
δf
= 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 +
𝑤𝑡 𝑤𝑏
Keterangan : 𝛿𝜊𝐴 = Sudut belok ideal(𝐴𝑐𝑘𝑒𝑟𝑚𝑎𝑛𝑛) (°)
𝑤𝑡 = 𝑊𝑖𝑑𝑡ℎ𝑡𝑟𝑎𝑐𝑘 (m)
𝛿𝑖 = Sudut belok 𝑖𝑛𝑛𝑒𝑟 nyata (°)
𝑤𝑏 = 𝑊ℎ𝑒𝑒𝑙𝑏𝑎𝑠𝑒 (𝑚)
Steering Error 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.
𝑆𝐸 = 𝛿𝑜𝐴 − 𝛿𝑜 𝑆𝐸 ∶ 𝑆𝑡𝑒𝑒𝑟𝑖𝑛𝑔 𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 ° 𝛿𝑜𝐴 ∶ 𝑆𝑢𝑑𝑢𝑡 𝑠𝑡𝑒𝑒𝑟 𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙(𝑎𝑐𝑘𝑒𝑟𝑚𝑎𝑛) (°)
𝛿𝑜 ∶ 𝑆𝑢𝑑𝑢𝑡 𝑠𝑡𝑒𝑒𝑟 𝑂𝑢𝑡𝑒𝑟 𝑁𝑦𝑎𝑡𝑎 (°)
START
Flowchart
Pengambilan Data pengukuran Tie rod, steering arm, rack and pinion
Pemodelan sistem kemudi
Analisa posisi rack and pinion
Analisa panjang tie rod
Besarnya steering error
Kesimpulan
END
Analisa sudut pada steering arm
BAB 4 Data dan Analisa Panjang
: 3300 mm
Lebar
: 1700 mm
Tinggi
: 1200 mm
Ground Clearance : 200 mm
Panjang Tie rod
: 36.6 cm
Panjang Steering arm
: 13 cm
Panjang rack and pinion
: 65 cm
Wheel base
: 2200 mm
Sudut steering arm
: 𝟏𝟏𝟎, 𝟏𝟖°
Track width
: 1400 mm
Sudut belok maksimum
: 30⁰
Pemodelan Steering System Perpindahan Posisi rack pada sumbu y(+) naik dan y(-) turun Camber
WHEEL δr
l Steering arm
Tie Rod
RACK AND PINION
Tie Rod h
Wheel Axis
Perpindahan Posisi rack pada sumbu z(+) maju dan y(-) mundur
Analisa Kinematis Spatial dari Data Awal pada Sistem Kemudi Posisi rack berada pada ketinggian 14.5 cm dari wheel axis
35
30
25
Panjang tie rod 36.6 cm
δo
20 aktual
15
ackerman 10
Sudut steering arm 110.180
5
0 0
10
20
δi
30
40
Nilai steering error 3.810
Analisa Kinematis Steering Error dengan Variasi “h” terhadap Wheel Axis Steering Error (sumbu y) 9
(+) 15.5 cm
Steering error (SE) - degree
8
(+) 16.5 cm
7
(+) 17.5 cm
6
(+) 18.5 cm
5
(+) 19.5 cm (-) 13.5 cm
4
(-) 12.5 cm 3 (-) 11.5 cm 2 (-) 10.5 cm 1
(-) 9.5 cm
0 0
5
10
15
20 25 30 sudut inner (degree)
35
40
45
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
Analisa Kinematis Steering Error dengan Variasi Perpindahan Rack ke Arah Sumbu “Z” Steering error (sumbu z) (+) 1 cm
4
Steering error (SE) - degree
(+) 2 cm (+) 3 cm
3
(+) 4 cm
(-) 1 cm
2
(-) 2 cm (-) 3 cm
1
(-) 4 cm
0
(-) 5 cm
0
2
4
6
8
10
12 14 16 18 20 Sudut Inner (degree)
22
24
26
28
30
32 posisi awal
Variasi penempatan rack terhadap sumbu “Z” ini memberikan steering error minimum dengan menempatkan rack ke arah positif sebesar 5 cm
Analisa Kinematis terhadap Variasi sudut Steering Arm dengan Perpindahan Rack yang Memberikan Steering Error Minimum SE variasi sudut 𝜃l 2.4
(+) 1 derajat
2.2 (+) 2 derajat
Steerirng Error (SE)
2.0 1.8
(+) 3 derajat
1.6
(+) 4 derajat
1.4
(+) 5 derajat
1.2 (+) 6 derajat
1.0 (-) 1 derajat
0.8 0.6
(-) 2 derajat
0.4
(-) 3 derajat
0.2
gabungan awal
0.0 0
5
10
15
20 δi
25
30
35
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 60 pada steering arm menjadi 116.180.
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 .
Saran
Perlu adanya analisa mendalam tentang nilai steering error dengan pengendalian kendaraan
Perlu adanya penelitian tentang hubungan steering error dengan kestabilan kendaraan
TERIMA KASIH
Mohon Kritik dan Saran
