Desain & Pembuatan Prototipe Light Buggy
INFOMATEK Volume 6 Nomor 1 Maret 2004
DESAIN & PEMBUATAN PROTOTIPE LIGHT BUGGY Farid Rizayana Design Center Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Pasundan Abstrak: Light buggy merupakan salah satu jenis dari buggy yang dirancang sesuai kebutuhan kendaraan parawisata. Kendaraan diperuntukan anak-anak usia 8-15 tahun dengan berat badan maksimum 75 kg. Kapasitas yang dimiliki kendaraan ini adalah hanya mampu membawa satu orang penumpang (single seater) dan mampu membawa komponen tambahan seperti sistem transmisi. Jalan yang mampu dilalui oleh kendaraan ini adalah jalan beraspal dan jalan tanah, karena performance dari kendaraan ini sangat terbatas. Adapun komponen utama dari light buggy ini seperti frame, suspensi, sistem kemudi, mesin dan transmisi dan rem. Enam komponen ini sangat penting dan perlu diperhatikan dalam merancang dan membuat kendaraan light buggy. Kata kunci: Ligt Buggy, Solid Model
I. PENDAHULUAN
dibuat oleh Design Center Jurusan Teknik
Istilah buggy hampir pasti mewakili kendaraan off-road. Termasuk mobil pipa rock crawling (rock buggy) dan kendaraan off-road buggy yang
bersifat
rekreasi.
Meski
Mesin
FT-UNPAS
dimaksudkan
untuk
memenuhi kebutuhan akan kendaraan off-road kecil permintaan PT. Pupuk Kaltim.
turunannya
berbeda-beda, namun ada kesamaan penting, yakni buggy berakar dari kendaraan home made
II. PROSEDUR DESAIN Prosedur desain mengikuti pola sebagai berikut:
atau buatan sendiri, dan dibuat khusus untuk medan tertentu. Light buggy yang rancang dan Staf Pengajar Jurusan Mesin FT-Unpas Bdg
1
Infomatek Volume 6 Nomor 1 Maret 2004 : 1-12
2.1. Perencanaan ( Planning )
mengevaluasi sebuah konsep dilakukan secara
Pada tahap perencaan tujuannya adalah untuk memahami permasalahan dan dasar peletakan sebagai
inti
dari
proyek
desain.
Untuk
berulang-ulang. Saat konsep desain dievaluasi, lebih banyak ide yang dihasilkan dan perlu dievaluasi.
kebanyakan proyek dalam bentuk apapun, tahap pertama adalah membentuk tim desain.
2.3. Desain Produk Setelah
Dalam tahap ini tim harus menyelesaikan dua tugas inti; memahami permasalahan dalam desain dan rencana desain. Biasanya, hasil spesifikasi pengembangan akan menentukan
konsep
dihasilkan
dan
dievaluasi,
kemudian dipilih yang terbaik untuk diterapkan pada produk generasi
sesungguhnya.
produk
harus
Evaluasi
sejalan,
dan
keduanya
membentuk siklus yang berulang-ulang.
bagaimana masalah desain dapat diuraikan menjadi bagian yang lebih kecil, sehingga subproblem desain lebih terkendali, tetapi masalah
III. PEMODELAN SOLID
tersebut kadang-kadang tidak dapat diketahui,
Pemodelan
dan penguraian desain dapat memperlambat
menuangkan konsep desain yang telah dibuat
proses desain.
kedalam bentuk gambar solid sehingga dari
solid
ini
dimaksudkan
untuk
pemodelan solid ini dapat mengetahui bentuk, 2.2. Konsep Desain ( Conseptual Desain ) Perancang
menggunakan
perencanaan
untuk
hasil
menghasilkan
kelebihan dan kekurangan dari desain yang dari dan
mengevaluasi konsep sebuah produk. Dalam menghasilkan konsep, keinginan konsumen merupakan dasar untuk mengembangkan fungsi dari model desain, menggunakan teknik yang dapat
menggambarkan
bagaimana
sebuah
dibuat. Pemodelan light buggy ini menggunakan perangkat lunak CAD (Computer Aided Design). Dalam pembuatan model solid light buggy, penulis membuat beberapa model sebagai alternatif desain dari konsep yang telah dibuat. Model yang dibuat ada tiga buah, dimana setiap model
desain
bentuknya mengevaluasi
konsep
adalah
membandingkan hasil konsep yang dibutuhkan tehadap pengembangan yang lebih detail dan untuk memilih konsep terbaik untuk perbaikan sebuah produk. Teknik untuk menghasilkan dan
2
kekurangan
dan
kelebihan. Antara desain alternatif 1 dan 2
produk dapat berfungsi.
Tujuan
memiliki
perbedaanya
tidak
jauh
terdapat
berbeda,
pada
frame
tetapi utama.
Dimana frame utama desain 2 lebih sederhana dibandingkan dengan desain 2. Sedangkan untuk desain alternatif 3 perbedaannya terletak pada frame utama dan suspensi depan.
Desain & Pembuatan Prototipe Light Buggy
Untuk lebih jelas mengenai model yang dibuat lihat Gambar 1, 2 dan 3.
Gambar 3 Alternatif desain Light buggy 3
Gambar 1
Desain 2
Alternatif desain Light buggy 1
Desain 1
Kelebihan
Kekurangan
1. Frame dapat lepas pasang
1.Kontruksi frame agak rumit
2. Biaya produksi lebih murah
2.performancenya kurang baik
3.Pendaraan ini ringan
3.Steer yang berat pada saat
karena menggunakan pipa
mengemudi karena menggu-
ukuran diameter 0.5 inci
nakan bell crank
1. Frame dapat lepas pasang
1. Steer yang berat pada saat
dan kontruksinya lebih seder-
mengemudi karena menggu-
hana dibandingkan desain
nakan bell crank
2. Biaya produksi murah
2. performancenya kurang baik
3. Kendaraan ini sangat ringan karena menggunakan
Desain 3
pipa ukuran diameter 0.5 inci 1. Kontruksi frame sangat
1. Biaya produksi lebih mahal
seder-hana
2. Frame tidak dapat dilepas
2. Kendaraan ini sangat licah
pasang
karena ukurannya yang kecil
3. Kendaraan ini lebih berat
3. Performancenya lebih baik
karena ukuran pipa yang
dibandingkan dengan desain
digunakan diameter 0.75 inci.
1 dan 2
Gambar 2 Alternatif desain Light buggy 2
IV. PEMILIHAN DESAIN Sebagai
bahan
pertimbangan,
berdasarkan
kekurangan dan kelebihan dari masing-masing
3
Infomatek Volume 6 Nomor 1 Maret 2004 : 1-12
desain serta berdasarkan tujuan, kebutuhan dan
Berikut ini adalah gambar desain frame light
biaya maka desain yang dipilih adalah desain 2
buggy.
(lihat Gambar 2). 4.1 Frame Frame dibuat dari pipa dengan ukuran diameter 0.5 inci, dengan radius bending pada pipa minimal 70 mm. Frame dibuat berdasarkan kebutuhan
untuk
penumpang
dan
membawa
satu
membawa
orang
komponen
tambahan seperti mesin dan transmisi. Frame
Gambar 4
didesain dengan sistem lepas-pasang yaitu
Frame utama
antara frame atas dengan frame utama (bagian bawah), desain ini dibuat atas permintaan kostumer.
Kontruksi frame utama pada desain alternatif yang kedua ini tidak jauh berbeda dengan desain yang pertama, dimana kontruksi frame merupakan penyederhanaan dari frame desain pertama dengan cara menghilangkan bagianbagian yang tidak perlu sehingga frame terlihat lebih sederhana namun tetap kokoh.
Gambar 5 frame atas
Frame utama memiliki kekuatan yang lebih dibandingkan dengan frame atas karena pipa
Adapun untuk melindungi frame utama agar
yang digunakan untuk membuat frame atas dan
tidak rusak parah pada saat terjadi benturan
frame utama berbeda, hal ini disebabkan beban
maka dibuat frame bumper bagian samping kiri
yang
besar
dan kanan. Ukuran dan pipa yang digunakan
dibandingkan frame atas dan agar kendaraan
frame bumper kiri dan kanan sama dengan
lebih
atas
frame atas. Untuk melindungi bagian depan
menggunakan pipa biasa (lokal), sedangkan
frame utama dibuat bumper depan yang dibuat
untuk frame utama menggunakan pipa saimles.
dari pipa.
4
diterima ringan.
frame Dimana
utama frame
lebih bagian
Desain & Pembuatan Prototipe Light Buggy
Gambar 6
Gambar 8
Bumper samping
Komponen suspensi sebelum di assembly
4.2 Sistem Suspensi, Suspensi Depan System suspensi depan yang dipakai adalah tipe A-arm tunggal. Dan shock absorber yang digunakan adalah spring style Coil. Pemilihan suspensi
ini
berdasarkan
kebutuhan
perancangan yaitu untuk kendaraan parawisata dan diperuntukan anak-anak usia 8-15 tahun.
Gambar 9 Dimensional suspensi depan
Keuntungan dari system suspensi ini adalah: 1. Kontruksinya lebih sederhana dan lebih Gambar 7 A-arm suspensi depan
mudah dalam pemasangan. 2. Biaya pembuatan lebih murah
5
Infomatek Volume 6 Nomor 1 Maret 2004 : 1-12
Kerugian: 1. Kesetabilan kendaran berkuarang pada saat melalui jalan yang tidak rata. 2. Tidak mampu menahan bobot atau berat yang lebih besar. 3. Tidak kuat menahan kejutan yang lebih besar sehingga cenderung cepat patah. 4. Suspensi cenderung rigid agar roda dapat
berputar
stabil.
Sistem suspensi belakang yang dipilih adalah swing arm dan shock absorber yang digunakan adalah system spring style. 4.3 Sistem Suspensi, Suspensi Belakang Sistem
suspensi
belakang
menggunakan tipe swing arm
Gambar 11 Swing arm sebelum di assembly
Keterangan gambar: 1. Swing arm 2. mounting engine 3. Dudukan bearing poros roda 4. Yoke suspensi 5. Yoke bumper belakang
dengan dan shock
absorber yang dipilih adalah tipe coil atau spring style. Sistem suspensi ini dipakai karena jalan yang dilalui tidak begitu ekstrem dan karena pemakai kendaraan ini adalah anak-anak usia 8-15 tahun serta kendaraan ini dirancang untuk parawisata bukan untuk off-road.
Gambar 12 Shock absorber
6
Gambar 10
Gambar 13
Swing arm
Swing arm yang sudah dibuat
Desain & Pembuatan Prototipe Light Buggy
Keuntungan menggunakan sistem suspensi ini adalah:
4.4 Sistem Kemudi Bell crank (Gambar 15) masih tetap digunakan
1. Kontruksinya lebih sederhana dan lebih mudah dalam pemasangan. 2. Mampu menahan berat dan beban kejut
karena pertimbangan akan kemudahan dalam proses pembuatan dan perakitan serta biaya pembuatan yang tidak mahal.
yang besar. 3. Biaya pembuatan lebih murah Kerugian : 1. Kurang stabil pada kondisis jalan offroad. 2. Pergerakan suspensi tidak bebas pada saat salah satu ban belakang melintas Gambar 15
di jalan yang kondisinya tidak rata.
Sistem kemudi Bell crank
3. Kontak ban dengan jalan kurang baik
Gambar 16 Assembly sistem kemudi
Keterangan Gambar 16 :
Gambar 14 Dimensional Swing arm
No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Keterangan Roda steer (kemudi) Tie rod Poros kemudi Penyangga poros steer dengan bearing Yoke tie rod Baut (screws) Mur (nuts) Bearing Dudukan bearing Ball joint
7
Infomatek Volume 6 Nomor 1 Maret 2004 : 1-12
Sudut kemudi Ketika kendaraan bergerak pelan, kendaraan akan bergerak membentuk sudut pada saat garis vertikal diantara keempat roda betemu pada satu titik atau piont yaitu pusat dari putaran
M.
Jika
roda
belakang
tidak
dikemudikan, garis vertikal pada kedua roda depan akan bertemu dengan garis sumbu tengah pada M. Dimana perbedaan sudut steer yaitu
δ i dan δ A.o merupakan
sudut
terluar
Gambar 18 Axle kinematik
sering disebut sebagai sudut Ackerman. Sudut ini dapat dihitung dari sudut tebesar bagian
δi .
dalam
Adapun
parameter
(gambar4.19.)sudut Ackerman ini adalah : 1. j yaitu Jarak antara dua steering axis 2. l yaitu wheel base 3.
rs yaitu Kingpin offset
4. bf yaitu wheel track
Gambar 18
Dengan demikian untuk mencari track circle diameter
Ds
menggunakan
dapat
δ A.o .
diketahui Putaran
track
Path designation pada front axle
dengan pada
kendaraan di usahakan harus kecil untuk memungkinkan kemudahan kendaraan berputar dan parkir.
8
Gambar 17
Gambar 19
Sudut steering dan Track circle diameter
Sudut steer
Desain & Pembuatan Prototipe Light Buggy
Dari parameter sudut steering diatas maka
perhitungan yang dilakukan oleh tim light buggy
dapat diketahui parameter sudut steering pada
yang memegang bagian engine dan transmisi
light buggy serta sudut steering dan track circle
dan berdasarkan kebutuhan serta ketersediaan
diameter, yaitu
di pasaran.
Data sudut kemudi •
Wheelbase : 1486.78 mm
•
Jarak antara kedua steering axis: 902.14 mm
•
Kingpin offset: 76.89 mm
•
Outer steer angle : 22o
•
Inner steer angle : 17,89o
Gambar 20 Industrial engine
•
Perbedaan sudut steer : 4.02
•
Diameter putaran track : 4693.4
Penempatan engine dan transmisi pada desain
mm ≈ 4.6 m
light buggy ini berada pada bagian belakang.
o
Dimana engine dan transmisi diletakan diatas Keuntugan dari sistem
kemudi bell crank
swing arm.
adalah: 1. Kontruksi dan pemasangannya lebih mudah dan sederhana. 2. Sistem kemudi dapat dibuat sendiri. 3. Biaya pembuatan lebih murah. Kerugian : 1. Sistem kemudi lebih berat pada saat mengendalikan kendaraan. 2. Batang tirod akan mudah melendut pada saat suspensi depan bergerak keatas secara bersamaan. 4.5 Mesin Mesin yang digunakan pada kendaraan ini adalah mesin industrial engine dengan daya 4
Gambar 21
Hp. Mesin ini dipilih berdasarkan data hasil
Posisi engine dan sistem transmisi pada light buggy
9
Infomatek Volume 6 Nomor 1 Maret 2004 : 1-12
4.6 Rem (Brakes) Sistem
4.8 Transmisi
pengereman
menggunakan
pada
sistem
kendaraan
pengereman
ini
Menurut survey dan studi literatur, hampir
roda
semua kendaraan light buggy menggunakan
belakang. Jenis rem yang digunakan adalah
sistem
transmisi
otomatis,
sistem
inertia
rem cakram (disk brakes) .
continues variable transmission (CVT). Clutch ini berkerja berdasarkan putaran mesin. Karena inertia continues variable transmission (CVT) yang berada di pasaran menggunakan puli, maka kita harus menggunakan poros antara agar dapat dihubungkan dengan sproket dan rantai.
Gambar 22 Rem Cakram (disk brakes)
Setelah melakukan survey pasar, clutch jenis inertia continues
variable transmission yang
biasa digunakan untuk mesin stamper dengan ukuran puli 2,6 inci (66,04 mm).
Gambar 24 Inertia continues variable transmission Gambar 23 Pemasangan rem
4.7 Ban (tire) Ban untuk kendaraan ini menggunakan ban Suzuki Carry ST 100. Dengan ukuran ban 145x70R10.
Pemilihan
ini
berdasarkan
permintaan dari kostumer yang menginginkan kendaraan menggunakan ban Suzuki Carry ST.
10
Gambar 25 Sepatu kopling Inertia continuous variable transmission (CVT)
Desain & Pembuatan Prototipe Light Buggy
Clutch
ini
centrifugal,
berkerja yang
berdasarkan disebabkan
gaya adanya
putaran dari engine. Spesifikasi clutch : R = 50 mm = 0,005 m Massa sepatu kopling = 0,5 kg Koefisien gesek, µ = 0.5 Gaya centrifugal yang didapat dari clutch ini dapat
dihitung
dengan
menggunakan
persamaan : 2
Cf = (m).(r).(ω ) Gambar 26
Dengan putaran 3500 rpm :
Diagram Simulasi 2 kekuatan Frame
C f = ( 0,5 )( 0,005 )( 366 ,3) 2 C f = 335 ,5 N
VI. KESIMPULAN DAN SARAN
Gaya centrifugal yang didapat pada putaran
dapat disimpulkan bahwa dari tiga alternatif
3500 rpm adalah : 3355 N. Gaya gesek pada putaran 3500 rpm adalah :
pasang
Fs = 3355. (0,5)
sistem
dengan
kapasitas
satu
orang
penumpang dan frame terbuat dari pipa dengan
Fs = 1677,5 N pada
disain yang dibuat dipilih disain yang ke 2. Dimana frame dirancang dengan sistem lepas
Fs = Cf . µ
Adapun
Berdasarkan kebutuhan dan situasi yang ada
diameter pipa 0,5 inci. transmisinya,
akan
menggunakan sistim transmisi bertingkat. V. SIMULASI KEKUATAN FRAME Untuk mengetahui lebih ditail kekuatan dari frame
utama
kekuatan
dilakukan
dengan
dengan
software
FEM.
simulasi Dengan
demikian, faktor keamanan dari frame utama yang didesain dapat diketahui. Gambar 27 Desain Mobil Buggy
11
Infomatek Volume 6 Nomor 1 Maret 2004 : 1-12
Suspensi depan menggunakan A-arm dengan
Dimensi disain secara umum yang dimiliki
bentuk rancangan single arm, sedangkan untuk
kendaraan fun mini buggy
suspensi depan menggunakan swing arm dan
2081 x 1498 x 1298 mm. Dengan wheel base
untuk shock absorber menggunakan jenis spring
1498 mm dan wheel track 1050 mm.
P x L x T adalah
style atau coil. Sistem steering yang digunakan pada disain ini menggunakan bell crank karena
VII. DAFTAR RUJUKAN
pembuatannya mudah dan karena faktor biaya. [1]
TELIMEK
–
LIPI
(2004),
Prosiding
Konferensi Nasional Tenaga Listrik dan Mekatronik Ke-1 Tahun 2004, LIPI. [2]
Rizayana,
F.,
Lesmana,
B.,
(2002),
Perancangan Awal Chassis Kendaraan Beroda Tiga dengan Layout Satu Roda Di Depan dan Dua Roda Di Belakang, Tugas Akhir Sarjana Jurusan Teknik Mesin FTUNPAS. [3]
Rizayana,
F.,
Rahayu,
A.,
(2002),
Perancangan Awal Chassis Kendaraan Gambar 27
Beroda Tiga dengan Layout Dua Roda Di
Perbandingan dengan mobil Toyota Kijang
Depan dan Satu Roda Di Belakang,
Komponen
yang
menggunakan menggunakan
lainnya industrial
disk
brakes
seperti
engine
engine,
rem
dengan
sistem
pengereman roda belakang dan ban yang digunakan ukuran 145x70R10.
12
Tugas Akhir Sarjana Jurusan Teknik Mesin FT-UNPAS,
