desain & pembuatan prototipe light...

Desain & Pembuatan Prototipe Light Buggy

1

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

Istilah buggy hampir pasti mewakili kendaraan

off-road. Termasuk mobil pipa rock crawling

(rock buggy) dan kendaraan off-road buggy

yang bersifat rekreasi. Meski turunannya

berbeda-beda, namun ada kesamaan penting,

yakni buggy berakar dari kendaraan home made

atau buatan sendiri, dan dibuat khusus untuk

medan tertentu. Light buggy yang rancang dan

dibuat oleh Design Center Jurusan Teknik

Mesin FT-UNPAS dimaksudkan untuk

memenuhi kebutuhan akan kendaraan off-road

kecil permintaan PT. Pupuk Kaltim.

II. PROSEDUR DESAIN

Prosedur desain mengikuti pola sebagai berikut:

Staf Pengajar Jurusan Mesin FT-Unpas Bdg

Infomatek Volume 6 Nomor 1 Maret 2004 : 1-12

2

2.1. Perencanaan ( Planning )

Pada tahap perencaan tujuannya adalah untuk

memahami permasalahan dan dasar peletakan

sebagai inti dari proyek desain. Untuk

kebanyakan proyek dalam bentuk apapun,

tahap pertama adalah membentuk tim desain.

Dalam tahap ini tim harus menyelesaikan dua

tugas inti; memahami permasalahan dalam

desain dan rencana desain. Biasanya, hasil

spesifikasi pengembangan akan menentukan

bagaimana masalah desain dapat diuraikan

menjadi bagian yang lebih kecil, sehingga sub-

problem desain lebih terkendali, tetapi masalah

tersebut kadang-kadang tidak dapat diketahui,

dan penguraian desain dapat memperlambat

proses desain.

2.2. Konsep Desain ( Conseptual Desain )

Perancang menggunakan hasil dari

perencanaan untuk menghasilkan 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

produk dapat berfungsi.

Tujuan 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

mengevaluasi sebuah konsep dilakukan secara

berulang-ulang. Saat konsep desain dievaluasi,

lebih banyak ide yang dihasilkan dan perlu

dievaluasi.

2.3. Desain Produk

Setelah konsep dihasilkan dan dievaluasi,

kemudian dipilih yang terbaik untuk diterapkan

pada produk sesungguhnya. Evaluasi dan

generasi produk harus sejalan, keduanya

membentuk siklus yang berulang-ulang.

III. PEMODELAN SOLID

Pemodelan solid ini dimaksudkan untuk

menuangkan konsep desain yang telah dibuat

kedalam bentuk gambar solid sehingga dari

pemodelan solid ini dapat mengetahui bentuk,

kelebihan dan kekurangan dari desain yang

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 memiliki kekurangan dan

kelebihan. Antara desain alternatif 1 dan 2

bentuknya tidak jauh berbeda, tetapi

perbedaanya terdapat pada frame 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.


3

Untuk lebih jelas mengenai model yang dibuat

lihat Gambar 1, 2 dan 3.

Gambar 1

Alternatif desain Light buggy 1

Gambar 2


Gambar 3


Kelebihan Kekurangan

Desain

1

1. Frame dapat lepas pasang

2. Biaya produksi lebih murah

3.Pendaraan ini ringan

karena menggunakan pipa

ukuran diameter 0.5 inci

1.Kontruksi frame agak rumit

2.performancenya kurang baik

3.Steer yang berat pada saat

mengemudi karena menggu-

nakan bell crank

Desain

2

1. Frame dapat lepas pasang

dan kontruksinya lebih seder-

hana dibandingkan desain

2. Biaya produksi murah

3. Kendaraan ini sangat

ringan karena menggunakan

pipa ukuran diameter 0.5 inci

1. Steer yang berat pada saat

mengemudi karena menggu-

nakan bell crank

2. performancenya kurang baik

Desain

3

1. Kontruksi frame sangat

seder-hana

2. Kendaraan ini sangat licah

karena ukurannya yang kecil

3. Performancenya lebih baik

dibandingkan dengan desain

1 dan 2

1. Biaya produksi lebih mahal

2. Frame tidak dapat dilepas

pasang

3. Kendaraan ini lebih berat

karena ukuran pipa yang

digunakan diameter 0.75 inci.

IV. PEMILIHAN DESAIN

Sebagai bahan pertimbangan, berdasarkan

kekurangan dan kelebihan dari masing-masing


4

desain serta berdasarkan tujuan, kebutuhan dan

biaya maka desain yang dipilih adalah desain 2

(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 membawa satu orang

penumpang dan membawa komponen

tambahan seperti mesin dan transmisi. Frame

didesain dengan sistem lepas-pasang yaitu

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 bagian-

bagian yang tidak perlu sehingga frame terlihat

lebih sederhana namun tetap kokoh.

Frame utama memiliki kekuatan yang lebih

dibandingkan dengan frame atas karena pipa

yang digunakan untuk membuat frame atas dan

frame utama berbeda, hal ini disebabkan beban

yang diterima frame utama lebih besar

dibandingkan frame atas dan agar kendaraan

lebih ringan. Dimana frame bagian atas

menggunakan pipa biasa (lokal), sedangkan

untuk frame utama menggunakan pipa saimles.

Berikut ini adalah gambar desain frame light

buggy.

Gambar 4

Frame utama

Gambar 5

frame atas

Adapun untuk melindungi frame utama agar

tidak rusak parah pada saat terjadi benturan

maka dibuat frame bumper bagian samping kiri

dan kanan. Ukuran dan pipa yang digunakan

frame bumper kiri dan kanan sama dengan

frame atas. Untuk melindungi bagian depan

frame utama dibuat bumper depan yang dibuat

dari pipa.


5

Gambar 6

Bumper samping

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 7

A-arm suspensi depan

Gambar 8

Komponen suspensi sebelum di assembly

Gambar 9

Dimensional suspensi depan

Keuntungan dari system suspensi ini adalah:

1. Kontruksinya lebih sederhana dan lebih

mudah dalam pemasangan.

2. Biaya pembuatan lebih murah


6

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 dengan

menggunakan tipe swing arm 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 10

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

Gambar 12

Shock absorber

Gambar 13

Swing arm yang sudah dibuat


7

Keuntungan menggunakan sistem suspensi ini

adalah:

1. Kontruksinya lebih sederhana dan lebih

mudah dalam pemasangan.

2. Mampu menahan berat dan beban kejut

yang besar.

3. Biaya pembuatan lebih murah

Kerugian :

1. Kurang stabil pada kondisis jalan off-

road.

2. Pergerakan suspensi tidak bebas pada

saat salah satu ban belakang melintas

di jalan yang kondisinya tidak rata.

3. Kontak ban dengan jalan kurang baik

Gambar 14

Dimensional Swing arm

4.4 Sistem Kemudi

Bell crank (Gambar 15) masih tetap digunakan

karena pertimbangan akan kemudahan dalam

proses pembuatan dan perakitan serta biaya

pembuatan yang tidak mahal.

Gambar 15

Sistem kemudi Bell crank

Gambar 16

Assembly sistem kemudi

Keterangan Gambar 16 :

No. Keterangan 1 2 3 4 5 6 7 8 9

10

Roda steer (kemudi) Tie rod Poros kemudi Penyangga poros steer dengan bearing Yoke tie rod Baut (screws) Mur (nuts) Bearing Dudukan bearing Ball joint


8

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 iδ dan oA.δ merupakan sudut terluar

sering disebut sebagai sudut Ackerman. Sudut

ini dapat dihitung dari sudut tebesar bagian

dalam iδ . Adapun parameter

(gambar4.19.)sudut Ackerman ini adalah :

1. j yaitu Jarak antara dua steering axis

2. l yaitu wheel base

3. sr yaitu Kingpin offset

4. bf yaitu wheel track

Dengan demikian untuk mencari track circle

diameter Ds dapat diketahui dengan

menggunakan oA.δ . Putaran track pada

kendaraan di usahakan harus kecil untuk

memungkinkan kemudahan kendaraan berputar

dan parkir.

Gambar 17

Sudut steering dan Track circle diameter

Gambar 18

Axle kinematik

Gambar 18

Path designation pada front axle

Gambar 19

Sudut steer


9

Dari parameter sudut steering diatas maka

dapat diketahui parameter sudut steering pada

light buggy serta sudut steering dan track circle

diameter, yaitu � 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

• Perbedaan sudut steer : 4.02o

• Diameter putaran track : 4693.4

mm ≈ 4.6 m

Keuntugan dari sistem kemudi bell crank

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

Hp. Mesin ini dipilih berdasarkan data hasil

perhitungan yang dilakukan oleh tim light buggy

yang memegang bagian engine dan transmisi

dan berdasarkan kebutuhan serta ketersediaan

di pasaran.

Gambar 20

Industrial engine

Penempatan engine dan transmisi pada desain

light buggy ini berada pada bagian belakang.

Dimana engine dan transmisi diletakan diatas

swing arm.

Gambar 21

Posisi engine dan sistem transmisi pada light buggy


10

4.6 Rem (Brakes)

Sistem pengereman pada kendaraan ini

menggunakan sistem pengereman roda

belakang. Jenis rem yang digunakan adalah

rem cakram (disk brakes) .

Gambar 22

Rem Cakram (disk brakes)

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.

4.8 Transmisi

Menurut survey dan studi literatur, hampir

semua kendaraan light buggy menggunakan

sistem transmisi otomatis, sistem inertia

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.

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 25

Sepatu kopling Inertia continuous variable transmission (CVT)


11

Clutch ini berkerja berdasarkan gaya

centrifugal, yang disebabkan 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 :

Cf = (m).(r).(ω2)

Dengan putaran 3500 rpm :

N,C

),)(,)(,(C

f

f

5335

3366005050 2

==

Gaya centrifugal yang didapat pada putaran

3500 rpm adalah : 3355 N.

Gaya gesek pada putaran 3500 rpm adalah :

Fs = Cf . µ

Fs = 3355. (0,5)

Fs = 1677,5 N

Adapun pada sistem transmisinya, akan

menggunakan sistim transmisi bertingkat.

V. SIMULASI KEKUATAN FRAME

Untuk mengetahui lebih ditail kekuatan dari

frame utama dilakukan dengan simulasi

kekuatan dengan software FEM. Dengan

demikian, faktor keamanan dari frame utama

yang didesain dapat diketahui.

Gambar 26

Diagram Simulasi 2 kekuatan Frame

VI. KESIMPULAN DAN SARAN

Berdasarkan kebutuhan dan situasi yang ada

dapat disimpulkan bahwa dari tiga alternatif

disain yang dibuat dipilih disain yang ke 2.

Dimana frame dirancang dengan sistem lepas

pasang dengan kapasitas satu orang

penumpang dan frame terbuat dari pipa dengan

diameter pipa 0,5 inci.

Gambar 27

Desain Mobil Buggy


12

Suspensi depan menggunakan A-arm dengan

bentuk rancangan single arm, sedangkan untuk

suspensi depan menggunakan swing arm dan

untuk shock absorber menggunakan jenis spring

style atau coil. Sistem steering yang digunakan

pada disain ini menggunakan bell crank karena

pembuatannya mudah dan karena faktor biaya.

Gambar 27

Perbandingan dengan mobil Toyota Kijang

Komponen yang lainnya seperti engine

menggunakan industrial engine, rem

menggunakan disk brakes dengan sistem

pengereman roda belakang dan ban yang

digunakan ukuran 145x70R10.

Dimensi disain secara umum yang dimiliki

kendaraan fun mini buggy P x L x T adalah

2081 x 1498 x 1298 mm. Dengan wheel base

1498 mm dan wheel track 1050 mm.

VII. DAFTAR RUJUKAN

[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 FT-

UNPAS.

[3] Rizayana, F., Rahayu, A., (2002),

Perancangan Awal Chassis Kendaraan

Beroda Tiga dengan Layout Dua Roda Di

Depan dan Satu Roda Di Belakang,

Tugas Akhir Sarjana Jurusan Teknik

Mesin FT-UNPAS,

desain & pembuatan prototipe light...

Documents