TUGAS AKHIR Bidang Kontruksi
DESAIN SUSPENSI INDEPENDENT TYPE WISBHONE PADA MOBIL LISTRIK SATU PENUMPANG
Diajukan Kepada Universitas Muhammadiyah Malang Untuk Memenuhi Persyaratan Akademik Dalam Menyelesaikan Program SarjanaTeknik (S1)
Oleh : MOH. MINANUR ROHMAN 201010120311172
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG 2015
i
POSTER
ii
LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR Diajukan Kepada Universitas Muhammadiyah Malang Untuk Memenuhi Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Mesin
Disusun Oleh : Moh. Minanur Rohman 201010120311172
Yang telah disahkan oleh : Dosen pembimbing I
Dosen pembimbing II
(Drs. M. Jufri, ST, MT) Nip. 196311101990101001
(Ir. Sudarman, MT) Nip. 108.8909.0132
Mengetahui, Ketua Jurusan Teknik Mesin
(Ir. Daryono, MT) Nip. 108.8909.0124
FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK MESIN
iii
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG Jl. Raya Tlogomas No. 246 Telp. (0341) 464318-21 Psw. 127 Fax. (0341) 460782 Malang 65144
LEMBAR ASISTENSI TUGAS AKHIR Nama
: Moh. Minanur Rohman
Nim
: 201010120311172
Bidang Keahlian
: Kontruksi
No. ST. Pem. TA
: E.2 / 123 / FT / UMM / III / 2013
Judul
: Desain Suspensi Independent Type Wisbhone Pada Mobil Listrik Satu Penumpang.
Pembimbing I
: Drs. M. Jufri, ST, MT. Paraf
No.
CatatanAsistensi
1
Persetujuan Judul Dan Konsultasi Bab I
2
Konsultasi Bab I dan ACC Bab I
3
Konsultasi Bab II
4
ACC Bab II
5
Konsultasi Bab III
6
ACC Bab III
7
Konsultasi Bab IV
8
ACC Bab IVdan Seminar Hasil
Dosen pembimbing I
Malang, 24 April 2015 Dosen pembimbing I
Drs. M. Jufri, ST, MT Nip. 196311101990101001
iv
FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG Jl. Raya Tlogomas No. 246 Telp. (0341) 464318-21 Psw. 127 Fax. (0341) 460782 Malang 65144
LEMBAR ASISTENSI TUGAS AKHIR Nama
: Moh. Minanur Rohman
Nim
: 201010120311172
Bidang Keahlian
: Kontruksi
No. ST. Pem. TA
: E.2 / 123 / FT / UMM / III / 2013
Judul
: Desain Suspensi Independent Type Wisbhone Pada Mobil Listrik Satu Penumpang.
Pembimbing II
: Ir. Sudarman, MT. Paraf
No.
CatatanAsistensi
1
Persetujuan Judul Dan Konsultasi Bab I
2
Konsultasi Bab I dan ACC Bab I
3
Konsultasi Bab II
4
ACC Bab II
5
Konsultasi Bab III
6
ACC Bab III
7
Konsultasi Bab IV
8
ACC Bab IV dan Seminar Hasil
Dosen pembimbing II
Malang, 24 April 2015 Dosen pembimbing II
Ir. Sudarman, MT. Nip. 108.8909.0132 v
LEMBAR SURAT PERNYATAAN Yang bertanda tangan dibawah ini : Nama
: Moh. Minanur Rohman
Nim
: 201010120311172
Tempat/Tanggal Lahir
: Bangkalan, 28 Oktober 1991
Jurusan
: Teknik Mesin
Fakultas
: Teknik
Instansi
: Universitas Muhammadiyah Malang
Dengan ini menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa : Sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul “ Desain Suspensi Independent Type Wisbhone Pada Mobil Listrik Satu Penumpang ” yang diajukan untuk memperoleh gelar sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang, sejauh yang saya ketahui bukan merupakan duplikasi “(PLAGIASI)” dari skripsi yang sudah dipublikasikan dan/ atau pernah dipakai untuk mendapatkan gelar kesarjanaan di lingkungan Universitas Muhammadiyah Malang atau instansi manapun, kecuali bagian yang sumber informasinya saya kutipan dan daftar pustaka sebagaimana mestinya. Demikian surat pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya untuk digunakan sebagaimana mestinya. Malang, 24 April 2015 Yang menyatakan,
Moh. Minanur Rohman
vi
ABSTRAK Dalam industri otomtif, perancangan industry yang sebenarnya secara umum tergantung kepada kemampuan manufaktur, batasan waktu, serta batasan biaya yang dimiliki perusahaan. Untuk memenuhi dan mengembangkan sumber daya manusia dalam kebutuhan industri tersebut, maka pada tahun 2012 diadakan sebuah kompetisi bagi mahasiswa teknik untuk meranncang serta membuat kendaraan yang irit bahan bakar dan ramah lingkungan. Dalam hal ini mobil listrik berperan penting dalam kompetisi tersebut selain ramah lingkungan juga mengurangi polusi yang ada dijalan raya. Untuk mendesain dan merancang mobil listrik perlu adanya kenyamanan dalam berkendara, salah satunya ialah sistem suspensi. Sistem suspensi merupakan bagian yang sangat berperan untuk meningkatkan kenyamanan dalam berkendara, karena sistem ini adalah bagian yang menumpu atau menahan berat kendaraan (beban statis) dan juga menyerap beban dinamis yang terjadi secara tiba-tiba. Kebutuhan lain yang tidak kalah penting dari sistem suspensi adalah menstabilkan kendaraan untuk segala kondisi kendaraan, termasuk pada saat pembelokan, pengereman, jalan yang berlubang dan saat melaju dengan kecepatan tinggi. Perancangan ini bertujuan untuk mendapat kendaraan yang nyaman pada saat kendaraan berjalan, sehingga pada perancangan ini menggunakan sistem suspensi Type wishbone. Model type wishbone merupakan salah satu sistem suspensi bebas yang banyak digunakan pada kendaraan balap, sehingga dapat dicoba dan diaplikasikan pada mobil listrik, karena model wishbone dapat mengontrol sudut camber, ketinggian roll center, perubahan tapak ban yang terjadi, dan parameter-parameter lainnya lebih baik dari sistem suspensi yang lain. Kata kunci : Mobil Listrik, Suspensi, Type Wisbhone.
ABSTRACT In otomtif industry, the design of the actual industry in general depends on the ability of manufacturing, time constraints, and cost constraints of the company. To meet and develop human resources in the industry needs, then in 2012 held a competition for engineering students to devise and make vehicles fuel efficient and environmentally friendly. In this case the electric car plays an important role in the competition in addition to environmentally friendly also reduce existing pollution on the highway. To design and designing electric cars need for comfort in driving, one of which is the suspension system. The suspension system is part of a very important role to improve the ride comfort, because this system is part of the rivet or hold the weight of the vehicle (static load) and also absorb the dynamic loads that occur suddenly. Another requirement is no less important than the suspension system is to stabilize the vehicle for all conditions of vehicles, including at the time of deflection, braking, potholes and when driving at high speed. This design aims to get a comfortable vehicle when the vehicle is running, so that in this design using Type wishbone suspension system. The model is one of the wishbone type suspension system which is widely used free on racing vehicles, so it can be tested and applied to electric cars, because the wishbone models can control the angle of camber, roll center height, tire tread changes that occur, and other parameters better from other suspension systems. Keywords: Electric Cars, Suspension, Type Wisbhone.
vii
KATA PENGANTAR Dengan memanjatkan puji dan syukur kepada kehadirat Allah SWT yang mana hanya atas limpahan rahmat, taufik, hidayah serta inayahNya tugas akhir dengan judul “ Desain Suspensi Independent Type
Wisbhone Pada Mobil
Listrik Satu Penumpang ” ini terselesaikan. Seiring penyusunan skripsi ini, terdapat hambatan dan rintangan yang dihadapi, namun berkat bantuan dari semua pihak segala kesulitan tersebut terasa ringan dan dapat teratasi. Oleh sebab itu sepatutnya saya ungkapkan terima kasih atas jasa baik yang selama ini telah diterima, baik nasehat, petunjuk, ide, saran, serta bimbingan berupa apapun sehingga penyusun dapat menyelesaikan skripsi ini. Ungkapan terima kasih tersebut disampaikan kepada : 1. Kedua orang tua yang selalu memberikan bantuan materiil maupun non materiil, mendo’akan, mengingatkan akan pesan - pesannya yang tak akan terlupakan. 2. Bapak Drs. M. Jufri, ST, MT. Selaku Dosen Pembimbing I yang telah memberikan bimbingan serta arahan selama penyusunan skripsi ini dilakukan. 3. Bapak Ir.Sudarman, MT. Selaku Dosen Pembimbing II yang telah memberikan masukan ide, serta saran dan cara-cara penulisan sehingga terselesaikannya skripsi ini. 4. Bapak Ir. Daryono, MT. Selaku ketua jurusan teknik mesin UMM. 5. Bapak Budiono, SSi.MT. Selaku sekertaris jurusan teknik mesin UMM. 6. Bapak/Ibu Dosen yang telah bersedia memberikan bantuan berupa bimbingan teoritis secara langsung maupun tidak langsung.
viii
7. Bapak Agung juwono, Bapak handoyo dan rekan – rekan semua selaku pembimbing PKL. 8. Teman–teman sebimbingan, teman-teman seangkatan Teknik Mesin 2010 A, B, C dan D serta kepada seseorang yang selalu mendampingi saya dan selalu memberi semangat dalam proses pengerjaan skripsi ini. 9. Teman – teman fungsionaris Lso. Mekatronic yang selalu menyemangati saya dan menambah pengalaman di dalam perlombaan, serta mendampingi saya dalam proses pengerjaan skripsi ini. 10. Serta semua pihak yang belum tersebutkan, terima kasih banyak atas bantuan kalian semuannya. Dalam penyusunan skripsi ini tentunya terdapat kekurangan yang tidak terbahas. Oleh sebab itu segala kritik dan saran yang bersifat membangun akan sangat diharapkan untuk pengembangan teknologi terkait. Semoga ALLAH SWT memberikan sifat Rahim–Nya kepada semua pihak yang tersebut diatas dan penyusun berharap semoga skripsi ini bermanfaat bagi penyusun dan pembaca.
Malang, 24 April 2015
Moh. Minanur Rohman
ix
DAFTAR ISI COVER ................................................................................................................ i POSTER ............................................................................................................... ii LEMBARAN PENGESAHAN SKRIPSI.......................................................... iii LEMBARAN ASISTENSI TUGAS AKHIR PEMBIMBING I ..................... iv LEMBARAN ASISTENSI TUGAS AKHIR PEMBIMBING II .................... v LEMBARAN PERYATAAN ............................................................................. vi ABSTRAK INDONESIA .................................................................................... vii KATA PENGANTAR ......................................................................................... viii DAFTAR ISI ........................................................................................................ x DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xiii DAFTAR TABEL ............................................................................................... xv BAB I .................................................................................................................... 1 PENDAHULUAN ................................................................................................ 1 1.1. Latar Belakang ............................................................................................... 1 1.2. Rumusan Masalah .................................................................................... 3 1.3.Batasan Masalah........................................................................................ 3 1.4. Tujuan ...................................................................................................... 4 1.5.Manfaat ..................................................................................................... 5 BAB II .................................................................................................................. 6 TINJAUAN PUSTAKA ...................................................................................... 6 2.1. Sejarah Sistem Suspensi.......................................................................... 6
x
2.2. Karakteristik Sistem Suspensi ................................................................. ...8 2.2.1. Rigid axle Suspension (Tipe rigit)………………………………..10 2.2.2. Independent Suspension (Tipe bebas)……………………………13 2.2.3. Air Suspension (Suspensi udara)………………………………. .20 2.2.4. Suspensi Model Hidrolastic Dan Hidrogas……………. ………..21 2.2.5. Suspensi Model Hidropneumatik………………………..............22 2.3. Komponen Sistem Suspensi ……………………………………………24 2.3.1. Pegas……………………………………………………………...24 2.3.2. Shock Absorber…………………………………………………..25 2.3.3. Stabilizer Bar……………………………………………………..29 2.3.4. Ball Joint………………………………………………………….30 2.3.5. Strut Bar…………………………………………………………..31 2.3.6. Leteral Control Rod ………………………………………………31 2.3.7. Bumper …………………………………………………………...32 2.3.8. Bushing Karet …………………………………………………….33 2.3.9. Shackle ……………………………………………………………34 2.3.10. Hanger Pin……………………………………………………….34 2.3.11. U-Bolt……………………………………………………………35 2.4. Sistem Suspensi dengan menggunakan Type Independent Wisbhone .. .36 2.5. Oksilidasi Sistem Suspensi ..................................................................... .23 2.5.1. Pitching ......................................................................................... .39 2.5.2. Rolling...........................................................................................39
xi
2.5.3. Bounching ………………………………………………………..40 2.5.4. Yawing……………………………………………………………40 2.5.5. Hopping …………………………………………………………..41 2.5.6. Tramping …………………………………………………………41 2.5.7. Wind Up ………………………………………………………….42 2.6. Pemodelan Kendaraan Yang Digunakan Untuk Analisa ........................ 30 BAB III ................................................................................................................. 49 METODOLOGI DESAIN .................................................................................. 49 3.1. Waktu dan Tempat .................................................................................. 49 3.2. Syarat Penerapan ..................................................................................... 49 3.3. Diagram Alir Desain ............................................................................... 51 3.4. Proses Penerapan .................................................................................... 52 3.4.1. Identifikasi Gambar dan Desain………………………………….52 3.4.2. Membuat Perkembangan Hasil Desain…………………………..52 3.4.3. Mengevaluasi Kriteria Bentuk Desain …………………………..52 3.5. Langkah Perakitan Sistem Suspensi ....................................................... 55 3.6. Membuat Data Hasil Akhir ..................................................................... 55 3.7. Langkah Finishing .................................................................................. 55
xii
BAB IV ................................................................................................................. 56 PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN .......................................................... 56 4.1. Perhitungan Komponen-Komponen Sock Absorber ...................................... 56 4.1.1. Pegas ....................................................................................................56 4.1.2. Poros ....................................................................................................65 4.1.3. Tegangan Geser Maksimum Pegas…………………………………...67 4.1.4. Perhitungan gaya yang terjadi selama kendaraan berjalan…………...68 4.1.4.1. Gaya Statis……………………………………………………69 4.1.1.2. Gaya Dinamis ………………………………………………..72 4.1.5. Analisa getaran yang timbul pada suspensi ketika kendaraan berjalan………………………………………………………………. 76 BAB V................................................................................................................... 92 KESIMPULAN.................................................................................................... 92 DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... .94 LAMPIRAN
xiii
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. : Suspensi Rigid exle ..................................................................... 10 Gambar 2.2. : Suspensi Rigid exle Tipe Parallel leaf spring ............................. 11 Gambar 2.3. : Suspensi Rigid exle Tipe Trunion ............................................... 12 Gambar 2.4. : Suspensi Rigid exle Tipe Balance arm....................................... 13 Gambar 2.5. : Suspensi Indepndent .................................................................. 14 Gambar 2.6. : Suspensi Indepndent type Macpherson ...................................... 15 Gambar 2.7. : Suspensi Indepndent type trailing arm ....................................... 17 Gambar 2.8. : Suspensi Independent Type Whisbhone .................................... 20 Gambar 2.9. : Air Suspension (Suspensi udara) ............................................... 21 Gambar 2.10. : Suspensi Model Hidrogas dan Hidrolastik................................. 22 Gambar 2.11. : Suspensi Model Hidropneumatik ............................................... 23 Gambar 2.12. : Suspensi Model Elektromagnetik .............................................. 24 Gambar 2.13. : Shock Absorbet Kerja Tunggal .................................................. 26 Gambar 2.14. : Shock Absorbet Kerja Ganda ..................................................... 27 Gambar 2.15. : Shock Absorber Tipe Twin Tube ............................................... 27 Gambar 2.16. : Shock absorber Tipe Mono Tube ............................................... 28 Gambar 2.17. : Shock absorber Medium Gas ..................................................... 28 Gambar 2.18. : Stabilizer Bar .............................................................................. 30 Gambar 2.19. : Kontruksi Ball Joint ................................................................... 30 Gambar 2.20. : Kontruksi Strut Bar. ................................................................... 31 Gambar 2.21. : Leteral control rod. ..................................................................... 31 Gambar 2.22. : Bumper. ...................................................................................... 32 Gambar 2.23. : Bushing Karet............................................................................. 33
xiv
Gambar 2.24. : Shackle. ...................................................................................... 34 Gambar 2.25. : Hanger Pin.................................................................................. 34 Gambar 2.26. : U-Bolt. ........................................................................................ 35 Gambar 2.27. : Chasis Mobil Listrik Dengan Suspensi Independent Wisbhone. 38 Gambar 4.1. : Gaya-gaya Yang Bekerja Pada Suspensi Mobil. ....................... 69 Gambar 4.2. : Lengkukan Jalan......................................................................... 76 Gambar 4.3. : Panjang Lintasan Yang Harus Ditempuh Roda. ........................ 79 Gambar 4.4. : Kondisi Roda Depan Menyentuh Jalan Berlubang. ................... 81 Gambar 4.5. : Jarak Tempuh Roda Belakang mobil. ........................................ 84
xv
DAFTAR PUSTAKA I Nyoman Sutantra ,2011, teknologi otomotif2nd. Gunarwidya : Surabaya. http://www.library.upnvj.ac.id/pdf/2s1teknikmesin/206412001/bab4.pdf (diakses jam 10.36 tgl 5-7-2014) http://id.wikipedia.org/wiki/Sistem_suspensi_%28kendaraan%29 (diakses jam 14.30 tgl 10-7-2014) http://conectingwillys.blogspot.com/2013/05/sistem-suspensi.html (diakses jam 10.00 tgl 19-8-2014) http://maskub.wordpress.com/2009/10/19/bagaimana-suspensions-mobil-kerja/ (diakses jam 16.00 tgl 28-9-2014) Pahl And Beitz. (1976). Engineering Design Jilid 2 Thimosenko & Young. (1980). Element Of Stregngth Of Material 5th Edition. New York : published by Van Nostmd Reinhold Company. M.W Zemansky, 2001. Mechanical vibration. Mechanical engineering, New York University. Zainudin Achmad, 2006. Elemen mesin 1. Refika aditama : Bandung. Jurnal Fajar Siswanto, 2009 universitas Indonesia. Dicky Rezady 1995. Analisis getaran. Refika aditama : Jakarta.
94
