BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Mobil urban adalah kendaraan yang di desain irit bahan bakar dengan tampilan menyerupai mobil penumpang pada saat ini hanya saja ukurannya yang jauh lebih kecil karena mobil urban ini di khususkan untuk satu penumpang saja, mobil urban ini di buat secara khusus dengan melihat regulasi yang ada dan digunakan untuk di perlombakan pada acara indonesia energy marathon challange (IEMC). kriteria mobil urban antara lain adalah mobil harus memenuhi dimensi panjang maksimal 350 cm, lebar maksimal 130 cm, tinggi maksimal 130 cm, rangka chassis /monocoque kendaraan kaku dan kuat dan berat total kendaraan tanpa pengemudi adalah maksimal 205 kg, dalam pembuatan mobil urban ini rangka mobil akan dirancang sesuai dengan regulasi diatas dengan mempertimbangkan antara panjang, lebar, berat serta kekakuan dan kekuatan dari material agar mobil tetap aman untuk dikendarai Rangka merupakan salah satu bagian penting pada mobil yang harus mempunyai kontruksi kuat untuk menahan atau memikul beban kendaraan. Semua beban dalam kendaraan baik itu penumpang, mesin, sistem kemudi, dan segala peralatan kenyamanan semuanya diletakan di atas rangka. Oleh karena itu setiap kontruksi rangka harus mampu untuk menahan semua beban dari kendaran. Material yang akan dipergunakan dalam merancang rangka dari mobil urban ini adalah aluminium, karena aluminium adalah bahan metal yang mempunyai katrakteristik sifat yang unik, aluminium tahan terhadap korosi
1
2
sehingga minim dalam perawatan, aluminium juga lebih ringan jika di bandingkan dengan bahan metal yang lain seperti baja, aluminum mempunyai tingkat kekakuan yang tinggi dan juga mempunyai titik tarik yang tinggi, aluminium sudah mulai di pergunakan dalam industri pembuatan mobil, untuk menciptakan mobil yang lebih ringan dan hemat bahan bakar atau yang lebih sering disebut dengan city car.
1.2 Rumusan Masalah Rumusan masalah pada perancangan ini adalah merujuk dari judul dan alasan pemilihan judul, yaitu bagaimana perancangan pada chasis mobil urban untuk 1 penumpang yang aman dan ringan sesuai dengan regulasi perlombaan IEMC 2014.
1.3 Tujuan Perancangan Berdasarkan permasalahan yang dikemukakan, maka tujuan perancangan ini adalah untuk mendapatkan sebuah rancangan rangka chasis mobil urban yang aman dan ringan sesuai dengan regulasi perlombaan IEMC 2014.
1.4 Manfaat Perancangan Manfaat perancangan ini adalah mendapatkan analisis kekuatan bahan pada konstruksi rangka mobil dan gambar kerja sistem yang nantinya digunakan sebagai acuan dasar pengembangan konstruksi guna pembuatan mobil urban selanjutnya,
3
1.5 Pembatasan Masalah Agar dalam penyusunan ini tidak terjadi kesalahpahaman dan pelebaran permasalahan, maka dilakukan pembatasan masalah sebagai berikut: 1.
Kemampuan angkut mobil urban ini diambil 50 – 75 kg.
2.
Beban statis yang diterima adalah pengemudi, mesin dengan kopling sentrifugal, serta tangki bahan bakar dan baterai.
3.
Dalam perencanaan ini, mobil urban diasumsikan berjalan pada permukaan jalan yang datar, rata dengan tikungan – tikungan yang berjarak pendek dengan radius tertentu.
4.
Kondisi roda yang menapak ke permukaan jalan diasumsikan tidak mengalami slip ( normal ).
1.6 Konsep Perancangan Merancang adalah serangkaian proses yang dilakukan untuk memecahkan masalah yang dihadapi dengan mengubah suatu yang lama menjadi lebih baik atau membuat sesuatu yang baru. Dalam proses merancang ini tidak ada sesuatu ketentuan yang baku yang harus diikuti oleh setiap perancang. Setiap perancang akan memiliki prosesnya sendiri untuk mencapai tujuan. 1.6.1 Perancangan Pahl dan Beitz Pahl dan Beitz mengusulkam cara merancang produk sebagaimana yang dijelaskan dalam bukunya : Engineering Design : A systematic Approach [10]. Cara merancang Pahl dan Beitz tersebut terdiri dari 4 fase, yang masing-masing masih terdiri dari beberapa langkah. Ke-empat fase tersebut adalah:
4
-
Perancangan dan penjelasan tugas Proses pengumpulan informasi tentang kebutuhan untuk diwujudkan dalam produk akhir dan juga mengumpulkan informasi tentang batasan masalah. Fase
pertama
menghasilkan
daftar
persyaratan
dan
spesifikasi
perancangan. -
Perancangan konsep desain menetapkan fungsi struktur, penelitian untuk pemecahan masalah yang sesuai, penggabungan kedalam beberapa konsep. Hasil dari konsep desain ini biasanya berupa gambar sketsa atau skema sederhana.
-
Perancangan bentuk produk (embodiment design) Perancangan bentuk dapat dimulai dari konsep design, konsep desain yang semulai berupa garis sketsa harus di beri bentuk, seehingga masing-masing komponen saling menyusun suatu bentuk produk.
-
Perancangan detail Perancangan detail meliputi penyususnan bentuk, dimensi dan sifat-sifat umum dari setiap komponen akhir yang berisi spesifikasi material, kelayakan teknik dan ekonomi.
Setiap fase proses perancangan berakhir pada akhir fase, seperti fase pertama menghasilkan daftar persyarata dan spesifikasi perancangan. Hasil setiap fase tersebut kemudian menjadi masukkan untuk fase berikutnya dan menjadi umpan balik untuk fase yang mendahuluinya. 1.6.2 Perancangan Mobil Urban Perancangan rangka mobil urban ini bertujuan untuk membuat mobil yang akan digunakan dalam perlombaan EIMC 2014,
5
- Perancangan dan penjelasan Tugas Dalam merancang mobil urban diesel ini rangka dibuat kuat dan kokoh, sehingga mampu menopang mesin beserta kelengkapan kendaraan lainnya, menyangga penumpang maupun beban tanpa mengalami kerusakan atau perubahan bentuk. Disisi lain mobil harus ringan, disamping untuk memenuhi kriteria mobil urban pada umumnya hal ini juga berpengaruh pada performace mobil urban karena tidak terlalu membebani mesin (meningkatkan efektivitas tenaga yang dihasilkan mesin). Rangka mobil juga harus mempunyai nilai kelenturan atau fleksibilitas, yang berfungsi untuk meredam getaran atau goncangan berlebihan yang diakibatkan tenaga yang dihasilkan mesin.
- Perancangan konsep desain Perancangan rangka mobil urban ini mengacu kepada kontruksi rangka H atau sering di sebut rangka tangga yang biasa di gunakan pada kendaraan berat seperti truck dan bus, pemilihan bentuk kontruksi ini di rasa paling sederhana tetapi kontruksi ini memiliki pendistribusian beban yang cukup baik, karena pengaplikasiannya di gunakan pada kendaraan dengan muatan yang cukup berat, bentuk rangka yang sederhana memudahkan dalam proses pemasangan paku keling dan pengelasan tanpa mengurangi kekuatan kekakuan bahan.
6
Gambar 1.1. Sketsa Chassis dengan softwere Autodesk Inventor
- Perancangan bentuk produk (embodiment design) Perancangan bentuk atau embodiment design ini adalah pemberian bentuk dari sebuah garis-garis sederhana dalam proses sebelumnya yang diwujudkan dalam sebuah gambar dengan bentuk yang menyerupai benda asli yang akan di buat atau di produksi
Gambar 1.2 Embodiment Design - Perancangan Detail Dari pertimbangan diatas maka perancangan rangka mobil urban ini memilih bahan aluminium
sebagai
bahan yang tepat
untuk digunakan karena
7
karakteristiknya sesuai dengan pertimbangan diatas, yaitu aluminium merupakan material yang mempunyai tingkat kekakuan yang tinggi dan juga mempunyai titik tarik yang tinggi, berikut perancangan detail:
Gambar 1.3. Perancangan detail Keterangan Gambar : 1.
Rangka samping Rangka samping berfungsi untuk pendistribusian beban yang di terima oleh keseluruhan bagian rangka, beban di distribusikan ke rangka samping kiri dan kanan, rangka samping ini di bual dengan mengghunakan aluminium.
2.
Rangka silang Rangka silang berfungsi untuk menahan bentuk keseluruhan rangka, terletak di bagian depan dan belakang rangka, terbuat dari aluminium.
8
3.
Dudukan pengemudi Dudukan pengemudi berfungsi untuk menempatkan kursi penumpang dan juga untuk menahan beban dari pengemudi. Dudukan pengemudi ini berbentuk rangka silang yang menghubungkan bagian dari rangka samping kanan dan kiri, terbuat dari bahan alumium.
4.
Dudukan engine Dudukan engine berfungsi untuk menopang berat engine dan transmisi yang di susun sekian rupa guna untuk memperkuat bagian ini karena bahan yang di gunakan adalah aluminium hollow dan aluminium berbentuk profil L
5.
Dudukan as roda belakang Dudukan as roda belakang berfungsi untuk menempatkan as roda belakang yang di rancang berada di atas rangka, dudukan as roda belakang ini di rancang dengan menggunakan bahan aluminium berbentuk profil L yang di padukan dengan tromol alumium yang telah di modofikasi sekian rupa guna mempermudah proses perangkaian.
6.
Sekat engine Sekat engine berfungsi untuk memisahkan antara ruang pengemudi dan juga ruang engine, sekat ini sangat penting adanya karena disamping sebagai pemisah ruang, sekat ini juga berfungsi untuk menjaga keselamatan pengemudi misalkan terjadi kerusakan di engine ataupun transmisi, serta sekat ini memungkin gas pembuangan sisa pembakaran engine tidak masuk ke ruang pengemudi, sekat ini tersusun dari
9
aluminium pipa sebagai rangka sekat dan untuk sekatnya menggunakan aluminium plat yang di rasa tidak mudah untuk terbakar. 7.
Dudukan as roda depan Dudukan as roda depan berfungsi untuk penempatan roda bagian depan beserta komponen pendukung lainnya, dudukan as roda depan ini terbuat dari aluminium dengan profil L
8.
Penguat dudukan as roda depan Penguat dudukan as roda depan ini berfungsi untuk menahan atau untuk memperkuat dari struktural dudukan as roda depan, bagian ini di tambahkan agar ketika mobil mengalami gaya dinamik struktur dari dudukan as roda depan tidak mengalami perubahan bentuk, bagian ini di buat dari bahan aluminium dengan profil L yang di buat sekemikian rupa seperti terlihat pada gambar di atas.
9.
Penghubung dudukan as roda depan Penghubung dudukan as roda depan ini berfungsi sebagai penahan bentuk struktural dan juga penahan terhadap gaya dinamika yang di alami oleh mobil, penghubung ini juga sebabai penempatan dudukan batang stering bagian atas seperti terlihat pada gambar. Bagian ini di buat dari bahan aluminium hollow.
10.
Dudukan batang stir Dudukan batang stir ini berfungsi untuk penempatan batang stir atau kemudi. Dibuat dengan menggunakan bahan aluminium profil L yang di bengkokkan seperti terlihat pada gambar di atas dan di padukan dengan balljoin guna mempermudah pergerakan batang.
10
11.
Dudukan bearing As belakang Dudukan As roda belakang berfungsi untuk menempatkan dan mengunci As roda belakang agar tidak geser, as roda belakang di buat 2 batang, karena supaya tidak terjadi lendutan seperti menggunakan satu as panjang.
12.
Dudukan Transmisi Dudukan transmisi ini berfungsi untuk menempatkan transmisi atau roda gigi tambahan yang di tujukan untuk mereduksi putaran engine sampai roda belakang.
