3

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 DASAR TEORI PERANCANGAN

Sepeda motor merupakan pengembangan dari sepeda konvensional yang

lebih dahulu ditemukan. Pada tahun 1868 Michaux ex Cie, suatu perusahaan

pertama di dunia yang memproduksi sepeda dalam skala besar, mulai

mengembangkan mesin uap sebagai tenaga penggerak sepeda. Namun usaha

tersebut masih belum berhasil dan kemudian dilanjutkan oleh Edward Butler,

seorang penemu asal Inggris. Butler membuat kendaraan roda tiga dengan suatu

motor melalui pembakaran dalam. Sejak penemuan tersebut, semakin banyak

dilakukan percobaan untuk membuat motor dan mobil. Salah satunya dilakukan

oleh Gottlieb Daimler dan Wilhelm Maybach dari Jerman.

Kedua penemu tersebut bertemu ketika bekerja bersama di Deutz-AG-

Gasmotorenfabrik, produsen mesin stasioner terbesar pada tahun 1872. Pemilik

Deutz-AG-Gasmotorenfabrik yang bernama Nikolaus Otto berhasil membuat

mesin empat langkah atau yang disebut juga mesin empat tak dan penemuan

tersebut dipatenkan pada tahun 1877. Walaupun mesin empat tak tersebut masih

terlalu sederhana dan kurang efisien, namun mesin tersebut diharapkan dapat

menggantikan mesin uap. Pada tahun 1880, Daimler dan Maybach dipecat dari

perusahaan tersebut dan keduanya mendirikan sebuah bengkel di Suttgart. Pada

tahun 1885, keduanya menciptakan karburator untuk mencampur bensin dan

udara sehingga dapat digunakan sebagai bahan bakar mesin empat tak ciptaan

Otto. Mereka mengembangkan mesin empat tak tersebut menjadi silinder 100 cc

dan meletakkan mesin tersebut pada sebuah sepeda kayu. Sepeda kayu bermesin

tersebut disebut sebagai Reitwagen (riding car) dan menjadi sepeda motor pertama

di dunia.

2.2 Pengertian Prototype

Prototype (purwarupa) adalah rupa yang pertama atau rupa awal atau juga

disebut sebagai standar ukuran dari entitas. Dalam bidang desain, sebuah

prototype dibuat sebelum dikembangkan atau justru dibuat khusus untuk

pengembangan sebelum dibuat dalam skala sebenarnya atau sebelum diproduksi

4

secara massal. Kendaraan prototype merupakan kendaraan yang dapat menempuh

jarak terjauh dengan desain se-aerodinamis dan seringan mungkin dengan

menggunakan 3 atau 4 roda penggerak. Kendaraan prototype ini dibagi beberapa

kelas yaitu kelas prototype bensin, prototype diesel, prototype ethanol, dan

prototype listrik.

2.3 Komponen Utama

Adapun komponen utama dari sebuah kendaraan adalah sebagai berikut :

1.3.1 Casis

Casis adalah rangka yang berfungsi sebagai penopang berat kendaraan,

mesin serta penumpang. Casis yang baik harus mampu menjaga agar mobil

tetap rigid (kaku) dan tidak mengalami bending (pembengkokan), biasanya casis

terbuat dari kerangka baja yang memegang body dan engine dari sebuah

kendaraan. Syarat utama yang harus terpenuhi adalah material tersebut harus

memiliki kekuatan untuk menompang beban kendaraan (Fadila dkk, 2013). Casis

memiliki beberapa jenis diantaranya :

1. Ladder Frame adalah jenis casis tertua di dunia dengan model dua batangan

panjang yang menyokong kendaraan dan menyediakan dukungan yang kuat dari

berat beban dan umumnya berdasarkan desain angkut. Bahan material yang

paling umum untuk jenis casis ini adalah material dengan bahan baja simetris atau

model balok yang kemudian diperkuat dengan crosmembers dan joint.

Gambar 2.1 Jenis Casis Ladder Frame

2. Tubular Space Frame merupakan jenis casis yang memakai berbagai macam

pipa circular (kadang -kadang dipakai bentuk squaretube agar mudah disambung,

meskipun begitu bentuk circular memiliki kekuatan begitu besar). Posisinya yang

5

berbagai arah menghasilkan kekuatan mekanikal untuk melawan gaya dari

berbagai arah. Pipa tersebut dilas sehingga terbentuk struktur yang kompleks.

Gambar 2.2 Jenis Casis Tubular Space Frame

3 Monocoque merupakan satu kesatuan stuktur casis dari bentuk

kendaraannya sehingga casis ini memiliki bentuk yang beragam yang

menyesuaikan dengan body mobil.

Gambar 2.3 Jenis Casis Monocouqe

4 Backbone Frame adalah model casis tunggal, bagian tengah memikul beban

(punggung) dan lengan yang menonjol sebagai pemegang body. Casis backbone

memiliko kekuatan dari luas area bagian back bone itu sendiri.

Gambar 2.4 Jenis Casis Backbone Frame

6

5 Platfrom Frame adalah casis model lantai body dan casisnya dilas menjadi

satu, sehingga merupakan bentuk yang diintegrasikan, memungkinkan ruang

interior dibuat luas. Kelebihan lain penggunaan konstruksi rangka model ini

adalah memiliki ketahanan yang cukup baik terhadap bengkokan dan puntiran.

Material yang digunakan adalah besi hollow karena memiliki kekakuan

bahan, kekuatan tarik yang tinggi serta biaya yang murah dibanding alumunim

dan plastik. Besi hollow adalah salah satu jenis besi beton yang digunakan untuk

kontruksi bangunan dan disebut besi hollow karena sesuai dengan namanya, besi

ini berbentuk batangan berongga dengan penampang berbentuk segi empat. Besi

hollow juga disebut dengan pipa kotak. Adapun rumus yang digunakan untuk

menghitung dimensi besi hollow, berat besi hollow dan beban yang diterim oleh

besi hollow adalah sebagai berikut :

1. Dimensi besi hollow = 2 x (p + l) x tb x Pk

2. Berat besi hollow = V x Bj

3. Beban yang diterima besi hollow : Ay/2 + By/2 – B – M – P = 0

B + P x Xp + M x Xm – By/2 x b = 0

Nilai perbandingan kriteria besi, alumunium dan plastik adalah sebagai

berikut :

Tabel 2.1 Nilai kriteria perbandingan besi hollow, alumunium dan plastik.

No. Aspek Besi hollow

Alumunium Plastik

1. Kekakuan 3 2 1

Bahan

2. Ketahanan 1 3 3

Korosi

3. Proses 3 1 1

Perakitan

4. Massa 1 2 3

Jenis

5. Kekuatan 3 2 1

Tarik

6. Biaya 3 1 3

Jumlah 14 11 12

Keterangan nilai : 1 = rendah

2 = sedang

3 = tinggi

7

Adapun sifat-sifat besi hollow dapat dilihat pada tabel 2.2 berikut :

Tabel 2.2 Sifat-sifat besi hollow

Density (Massa Jenis) 7,85 g/cc (7850 kg/m3)

Tensile strength (Tegangan

Maksimum)

45000psi/310264078.3 N/m2

Yield strength (Kekuatan

Luluh)

39000psi/268895534.6 N/m2

Thermal conductivity

(Konduktivitas Panas)

0.2556 W/(m.K)

Spesific heat (Kalor Jenis) 1386 J/(kg.K)

Maximum Deflection

(Defleksi Maksimum)

0.10668 mm

1.3.2 Body

Body merupakan bagian utama pada mobil yang berfungsi sebagai

pelindung kontruksi dan panel-panel kelistrikan dari faktor eksternal seperti

cahaya matahari, hujan dan lain-lain. Selain berfungsi sebagai pelindung, bodi

juga berfungsi sebagai pengatur aliran fluida pada sisi luar mobil sehingga bisa

berpengaruh pada performa dan karakteristik mobil (Susanto dkk,2013).

1.3.3 Sistem Kemudi

Sistem kemudi adalah sistem yang berfungsi mengatur arah dan

membelokkan kendaraan dengan cara membelokkan roda depan. Cara kerjanya

bila steering wheel (roda kemudi) diputar, steering coulomn (batang kemudi) akan

meneruskan tenaga putarnya ke steering gear (roda gigi kemudi). steering gear

memperbesar putar ini sehingga dihasilkan momen yang lebih besar untuk

menggerakkan roda depan melalui steering lingkage (Mamahit dkk, 2016). Pada

dasarnya sistem kemudi dibedakan menjadi yaitu

4. manual steering merupakan sistem kemudi dimana membutuhkan tenaga

yang cukup besar untuk membelokkan sepasang roda dari pengemudi yang

ditransmisikan melalui sistem kemudi.

5. power steering merupakan sistem kemudi yang menambahkan peralatan

hidrolik atau elektrik untuk meringankan sistem kemudi pada saat membelokkan

sepasang roda dari pengemudi yang ditransmisikan melalui sistem kemudi.

8

Gambar 2.5 Salah satu jenis steering system

1.3.4 Sistem Pengereman

Rem (brake) adalah suatu peranti untuk memperlambat atau menghentikan

gerakan roda. Karena gerak roda diperlambat, secara otomatis kendaraan menjadi

lambat. Fungsi rem adalah rem pada kendaraan adalah untuk memperlambat dan

menghentikan kendaraan dalam jarak dan waktu yang memadai dengan cara

terkendali dan terarah. Oleh karena itu rem merupakan komponen yang wajib ada

di kendaraan sebagai salah satu parameter keselamatan pada kendaraan. Energi

yang kinetik yang hilang dari benda yang bergerak ini biasanya diubah menjadi

panas karena gesekan (Setiyono dkk, 2015). Rem dari roda suatu kendaraan

dibedakan menjadi dua jenis yaitu :

1. Disc Brake

Rem cakram (disc brake) pada dasarnya terdiri dari cakram yang terbuat

dari besi tuang (disc rotor) yang berputar dengan roda dan bahan gesek (dalam hal

ini disc pad) yang mendorong dan menjepit cakram. Daya pengereman dihasilkan

oleh adanya gesekan antara disc pad dan cakram (disc rotor). Mekanisme

tindakan adalah sebagai berikut: tekanan yang dihasilkan dalam silinder

menghasilkan pad (1) di piston disc menekan arah pada saat yangsama. Ketik

mengambang caliper bergerak kanan oleh tekanan silinder menarik pad (2) ke

disc, sehingga gaya pengereman untuk roda penjepit.

9

Gambar 2.6 Tipe Pengereman Disc Brake

2. Drum Brake

Kata hidrolik berasal dari bahasa Yunani “Hydor” yang berarti air, insani

terdiri dari semua benda atau zat dalam hubungannya dengan air. Fluida dipakai

untuk memindahkan energy oli mineral secara umum banyak dipakai pada system

ini, walau demikian minyak-minyak sintetis, air, atau emulsi air dan oli pada

prinsipnya dapat juga dipakai, hanya dalam berbagai hal mempunyai keterbatasan

yang sangat berarti. Prinsip dasar kerja system hidrolik, fluida cair berfungsi

sebagai penerus gaya. Minyak mineral adalah jenis fluida cair yang umum

dipakai.

Gambar 2.7 Tipe Pengereman Drum Brake

10

1.3.5 Motor

Mesin bensin atau mesin Otto dari Nikolaus Otto adalah sebuah tipe mesin

pembakaran dalam yang menggunakan nyala busi untuk proses pembakaran,

dirancang untuk menggunakan bahan bakar bensin atau yang sejenis. Mesin

bensin berbeda dengan mesin diesel dalam metode pencampuran bahan bakar

dengan udara, dan mesin bensin selalu menggunakan penyalaan busi untuk proses

pembakaran. Pada mesin diesel, hanya udara yang dikompresikan dalam ruang

bakar dan dengan sendirinya udara tersebut terpanaskan, bahan bakar disuntikan

ke dalam ruang bakar di akhir langkah kompresi untuk bercampur dengan udara

yang sangat panas, pada saat kombinasi antara jumlah udara, jumlah bahan bakar,

dan temperatur dalam kondisi tepat maka campuran udara dan bakar tersebut akan

terbakar dengan sendirinya.

Pada mesin bensin, pada umumnya udara dan bahan bakar dicampur

sebelum masuk ke ruang bakar, sebagian kecil mesin bensin modern

mengaplikasikan injeksi bahan bakar langsung ke silinder ruang bakar termasuk

mesin bensin 2 tak untuk mendapatkan emisi gas buang yang ramah lingkungan.

Pencampuran udara dan bahan bakar dilakukan oleh karburator atau sistem

injeksi, keduanya mengalami perkembangan dari sistem manual sampai dengan

penambahan sensor-sensor elektronik. Sistem Injeksi Bahan bakar dimotor otto

terjadi diluar silinder, tujuannya untuk mencampur udara dengan bahan bakar

seproporsional mungkin, hal ini dsebut dengan sistem electrical fuel injection

(EFI).

Gambar 2.8 Salah Satu Jenis Motor Penggerak

11

1.3.6 Baterai

Baterai ditemukan oleh ahli fisika dari Perancis bernama Gaston Plante pada

tahun 1859. Baterai atau akkumulator adalah sebuah sel listrik dimana didalamnya

berlangsung proses elektrokimia yang reversible (dapat berkebalikan) dengan

efisiensinya yang tinggi. Yang dimaksud dengan reaksi elektrokimia reversibel

adalah didalam baterai dapat berlangsung proses pengubahan kimia menjadi

tenaga listrik (proses pengosongan) dan sebaliknya dari tenaga listrik menjadi

tenaga kimia (proses pengisian) dengan cara proses regenerasi dari elektroda -

elektroda yang dipakai yaitu, dengan melewatkan arus listrik dalam arah polaritas

yang berlawanan didalam sel.

Gambar 2.9 Salah Satu Jenis Baterai