TUGAS AKHIR

JURUSAN TEKNIK MESINFAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBERS U R A B A Y A

2006

ANALISA PERBANDINGAN KESTABILAN BELOK DAN ARAH KENDARAAN ANTARA DAIHATSU XENIA TYPE 1.3 DELUXE(Xi) DAN

TOYOTA AVANZA TYPE 1.3 E

Oleh :JIHAN KHALIDY N.

2198 100 124

Dosen Pembimbing : Prof. Ir. I. N. Sutantra, MSc, Ph.D.

LATAR BELAKANG Dalam memilih kendaraan masyarakat hendaknya mengetahui

karakteristik dari kendaraan tersebut, baik secara subyektif maupun obyektif. Penilaian secara subyektif kendaraan meliputi bentuk kendaraan, desain eksterior dan interior. Sedangkan penilaian secara obyektif dari kendaraan meliputi keamanan, kenyamanan, handling, percepatan, ekonomi. Pada dasarnya ada 5 jenis karakteristik kendaraan secara obyektif yaitu : Kenyamanan Keamanan Handling Percepatan Ekonomi

PERMASALAHAN

Pada tugas akhir ini penulis akanmembandingkan mengenai stabilitas kendaraanpada saat berbelok antara Daihatsu Xenia type 1.3Deluxe (Xi) dan Toyota Avanza type 1.3 E .

Pada tugas akhir ini akan dianalisakestabilan belok dengan mengunakan analisa skiddan guling pada tingkat kecepatan dan sudutkemiringan jalan tertentu.

TUJUAN

1. Menganalisa kestabilan kendaraan tersebut terhadap skid dan guling pada saat belok.

2. Mencari kecepatan kritis maksimum sebelum mengalami skid (Vs) dan guling (Vg)

3. Mencari sudut side slip (β) dan radius belok nyata kendaraan (Rn)

4. Mencari nilai koefisien understeer kendaraan(Kus)5. Menyimpulkan apakah kendaraan mengalami

understeer atau oversteer.

BATASAN MASALAH1. Massa kendaraan dibagi menjadi 3 bagian, yaitu : Wt (berat

total kendaraan), Ws (berat badan kendaraan/sprung mass), Wu (berat roda dan poros/unsprung mass).

2. Analisa dilakukan secara teoritis tidak dilakukan eksperimen.3. Analisa perilaku arah kendaraan dilakukan pada saat

kendaraan belok pada jalan datar, kemiringan tertentu, kecepatan tertentu dan percepatan nol.

4. Sudut chamber pada roda sangat kecil dianggap nol sehingga chamber thrust diabaikan.

5. Titik tangkap gaya serang angin berimpit dengan titik berat kendaraaan.

6. Analisa dilakukan dengan kecepatan 20 km/jam, 40 km/jam, 60 km/jam dan kemiringan jalan 0˚, 5˚, 10˚.

Posisi Titik Berat Kendaraan

Wt = Wf + Wra =

b =

Tinggi titik berat kendaraan

hr =

h = r + hr

WrWfWrba

++ )(

WrWfWfba

++ )(

dWbWbaWf

θtan.).)('( −+

Posisi Titik Berat Sprung Mass

Lf =

Lr = L - LfBeban yang diterima suspensi:

Wsf = Wsr =

Penurunan suspensi akibat massa sprung

Xsf = Xsr =

Penurunan suspensi di titik berat sprung

X = Xsf +

WsLWuraWt .. −

WsLLr Ws

LLf

KsfWsf

KsrWsr

− )( XsfXsr

LLf

Tinggi titik berat sprung

hs =

Tinggi titik berat sprung akibat pengaruh suspensihs’ = hs – X

Tinggi titik berat total akibat pengaruh suspensi

ht =

Tinggi sumbu gulingrc = ht + Zs – Sr

Sr = hf + (hr – hf)

WshurWurhufWufhtWt )..(. +−

WthurWurhsWshufWuf ... ++

baXsa

+−

Radius Belok

Kondisi Ackerman : kondisi dimana belum terjadi sudutslip αf = 0 dan αr = 0

Rack = 57,29

β = arc tan (b/R) Radius Putar Nyata

Rn = 57,29

β = arc tan(tanαr+b/R)

fba

δ+

rffL

ααδ +−

Gaya Sentrifugal

Gaya sentrifugal pada sprung mass

Fs = Fsy = Fs.cosβ Fsx = Fs.sinβ

Gaya sentrifugal pada unsprung mass

Fuf = Fur =

Gaya sentrifugal total pada kendaraan

Ft = Fty = Ft.cosβ Ftx = Ft.sinβ

RVWs 2.

RVWuf 2.

RVWur 2.

RVWt 2.

Gaya Yang Terjadi Pada Ban

Gaya lateral yang terjadi pada tiap ban di jalan lurus

Fy.α1 = Fy.α2 = Fy.α3 = Fy.α4 =

Gaya lateral yang terjadi pada saat ban berbelokF’yα1 = F’yα2 = Fyα1.cosδf + Ftx/4.sinδfF’yα3 = F’yα4 = Fyα3 = Fyα4

Gaya longitudinal yang terjadi pada saat ban berbelokFx1 = Ftx/4. cosδf - Fyα1.sinδf Fx2 = Ftx/4. cosδf – Fyα1. sinδfFx3 = Ftx/4 Fx4 = Ftx/4

Gaya normal statis

Ffst = Frst =

)(2.

baFtyb+ )(2

.ba

Ftya+

LWtb.

LWta.

Defleksi Yang Terjadi Pada Suspensi Kendaraan

θ = θ1 + θ2Ks = ks1 + ks2Kt = kt1 + kt2

Keq =

teq = (t+d)/2

Mf =

Mr =

Mf = keqf.θf.teqf/2 Mr = keqr.θr.teqr/2

++ f

LLrr

LLfrcWsrcFsy

LLr θθ..

++ r

LLff

LLrrcWsrcFsy

LLf θθ..

ktksktks

+.

Analisa Perpindahan Beban

Perpindahan beban pada bidang lateralF dinf = (Mr+Fuf.huf+Fsf.hf)/tfF dinr = (Mr+Fur.hur+Fsr.hr)/tr

Perpindahan beban pada bidang longitudinalM = Fsx.rc + Ws.rc.(ψ1+ψ2)M = (keqf.Lf2 + keqr.Lr2)ψ

Ψ =

Fdin L = (Fsx.rc+Ws.rc.ψ)/L

rcWsLrkeqrLfkeqfrcFsxrcam

......22 −+

+

Perpindahan Beban Pada bidang Lateral

Momen yang terjadi pada kendaraanM = Fsy.rc.cos (θ1+ θ2) + Ws.rc.sin (θ1+ θ2)Karena θ1 + θ2 = 0M = Fsy.rc + Ws.rc.(θ1 + θ2)

Mf =

Mr =

Fsf =

Fsr =

MLLr

MLLf

FsyLLr

FsyLLf

θ1

θ2

θf

Fsy

Ws M θ

r

rf

Gaya Normal Total Kendaraan

Roda 1 (roda depan sebelah dalam)Fz1 = Ffst/2 – Fdinf + Fdin L/2 Roda 2 (roda depan sebelah luar)

Fz2 = Ffst/2 + Fdinf + Fdin L/2Roda 3 (roda belakang sebelah luar)

Fz3 = Frst/2 + Fdinr - Fdin L/2Roda 4 (roda belakang sebelah dalam)

Fz4 = Frst/2 – Fdinr – Fdin L/2

Analisa Skid Roda 1 dan 2

Fr1 = μ.Fz1 Fr2 = μ.Fz2Fyαf = Fyα1 + Fyα2 Frf = Fr1 + Fr2Fyαf < Frf maka roda tidak skid

Roda 3 dan 4Fr3 = μ.Fz3 Fr4 = μ.Fz4Fyαr = Fyα3 + Fyα4 Frf = Fr3 + Fr4Fyαr < Frr maka roda tidak skid

Vfs =

Vrs =

+−

+βδβµβδ

ψµsin.sin..5.0/)sin...cos.cos..(

/)..(.fWtLrcWsfbWt

LrcWsFfstR

+

−βµβ

ψµsin...cos..(

/)..(..rcWsaWt

LrcWsFrstLR

Analisa Guling

Mf + Fsf.hf + Fuf.huf + Wuf.huf.θf < Fz2. tf/2Mr + Fsr.hr + Fur.hur + Wur.hur.θr < Fz3.

tr/2Maka kendaraan tidak guling

Vfg =

Vrg =

−−

−−tfhufWuftfLhfLrWsLrcWs

LrcWstfMfFfstR/).(./)cos...(/.sin..5.0

/)...5.0(/2/ββ

ψ

++

−−LrcWstrhurWurtrLhrLfWs

LrcWstrMrFrstR/sin...5.0/..)cos...(

/...5.0/2/ββ

ψ

Hubungan Antar Sudut Slip, Gaya Normal dan Gaya Lateral

Untuk jenis ban bias ply :α = 0.052817 ( Fy α )0.90635 - 0.004633 ( Fz)

Untuk jenis ban radial :α = 0.087935 ( Fy α )0.79008 − 0.005277 ( Fz )

Metodologi Penelitian1. Studi literatur dilaksanakan dengan mempelajari berbagai teori

penunjang yang berkaitan dengan stabilitas kendaraan dari berbagaibuku, makalah dan referensi lain.

2. Melakukan studi pustaka dari beberapa tugas akhir terdahulu.3. Berikut adalah langkah – langkah perhitungan dan analisanya :

- Mencari data kendaraan- Mencari posisi titik berat dan tinggi sumbu guling kendaraan.- Masukkan sudut belok(δf)-Jika αf > 0, αr > 0 maka R = 57.29

β = arc tan(tanαr+b/R)rff

Lααδ +−

-Jika αf = 0, αr = 0 maka R = 57.29

β = arc tan(b/R)- Mencari gaya sentrifugal yang terjadi pada kendaraan- Melakukan analisa perpindahan beban pada kendaraan- Mencari gaya lateral dan longitudinal yang terjadi pada ban.- Analisa guling dan kecepatan guling, jika guling stop, jika tidak analisa skid- Analisa skid dan kecepatan skid jika skid stop dan jika tidak dilanjutkan.- Mencari αf, αr, β, Radius belok nyata (Rn)- Mencari Kus jika αf > αr maka understeer, αf < αr maka oversteer- Dilanjutkan sudut belok(δf) yang lebih besar

fL

δ

Start

Data Kendaraan

Masukkan sudut belok(δf)

αf >0αr >0

αf = 0αr = 0LRαδ −

=LR

δ=β = arc tan(tanαr+b/R) β = arc tan(b/R)

Gaya Sentrifugal

Analisa Perpindahan Beban

AB

Tidak

Ya

AB

Karakteristik Ban Gaya Pada Ban

AnalisaGuling Stop

AnalisaSkid Stop

Mencari αf, αr, Rn dan β (Next δf

Ya

Ya

Tidak

Tidak

KESIMPULAN

1. Daihatsu Xenia type 1.3 Deluxe (Xi) kosong maupun Toyota Avanza type 1.3 E kosong cenderung lebih stabil sedangkan Daihatsu Xenia type 1.3 Deluxe (Xi) penuh maupun Toyota Avanza type 1.3 E penuh cenderung mengalami oversteer.

2. Pertambahan kecepatan dan sudut belok akan mengakibatkan kendaraan semakin mudah mengalami skid dan guling.

3. Pada kecepatan yang sama, sudut kemiringan jalan yang besar akan menunda terjadinya skid dan guling pada sudut belok yang lebih besar. Hal ini terjadi karena adanya kemiringan jalan akan mengurangi gaya sentrifugal kendaraan.

4. Pada semua kendaraan yang dianalisa kondisi skid dan guling lebih dahulu terjadi pada roda belakang.

Terima KasihMohon Saran dan Masukan Untuk

Kesempurnaan Tugas Akhir Ini