Yulisty dwi C.

2106 030 013

Perencanaan Kerangka pada Kendaraan

Roda Empat Untuk Orang Cacat Kaki

Presentasi Tugas Akhir

Oleh:2106 030 013

Pembimbing: Ir. Budi Luwar, MT

Program Studi D3 Teknik Mesin

Fakultas Teknologi Industri

Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya

Penyediaan sarana transportasi bagi para penyandang

cacat kaki sangat diperlukan dalam melaksanakan kegiatannya

sehari – hari dengan mudah dan tanpa hambatan. Dalam

perkembangannya telah banyak diciptakan alat yang memudahkan

para penyandang cacat kaki mulai dari tongkat sebagai alat bantu

berjalan, kursi roda, hingga sepeda yang dirancang dengan desain

khusus untuk para penyandang cacat.

Agar kontruksi pada alat transportasi ini dapat

Abstrak

Agar kontruksi pada alat transportasi ini dapat

sesuai,maka perlu dilakukan perencanan dan perhitungan pada

kerangka yang akan digunakan.

Dari hasil perhitungan didapatkan hasil dimensi dari

ukuran kerangka dengan tegangan geser ijin , dengan beban

perencanan untuk penumpang maksimal sebesar 53 kg dan

dimensi pada hasil lassan.

Kata kunci : Penyandang cacat, Fourcycle, Kerangka.

Pendahuluan

Latar Belakang

Rumusan Masalah

Batasan Maslah

TujuanTujuan

Sistematika Penulisan

Latar Belakang

Di dalam Undang-Undang Nomor 4 Tahun 1997, pasal 1

(ayat 1) dan Peraturan Pemerintah Nomor 43 Tahun 1998,

khususnya pasal 1 (ayat 1) dengan tegas dinyatakan bahwa,

sebagaimana warga masyarakat lainnya, penyandang cacat

“berhak mempunyai kesamaan kedudukan, hak dan kewajiban

dalam berperan dan berintegrasi secara total sesuai dengan

kemampuannya dalam segala aspek kehidupan dan peng-

hidupannya”

Dari permasalahan tersebut penulis mencoba memodifikasi alat Dari permasalahan tersebut penulis mencoba memodifikasi alat

kendaraan roda empat agar dapat digunakan oleh para penderita

cacat kaki, yaitu dengan merancang kerangka kendaraan yang

aman dan tidak mudah patah sesuai beban dengan menggunakan

baja tipe ASTM 220-80002.

Rumusan Masalah

�Bagaimana melakukan mendesain kendaraan roda empat yang

mudah dikendarai.

�Bagaimana mendesain kerangka yang sesuai dengan beban

maksimal pada kerangka.

Batasan Maslah

�Kendaraan ini hanya difungsikan pada orang cacat

kaki.

�Beban merata pada desain kerangka di abaikan.

�Kekuatan kerangka pada alat dianggap kuat dan �Kekuatan kerangka pada alat dianggap kuat dan

aman.

�Tidak membahas sistem ergonomik pada alat

transportasi ini.

Tujuan

�Dapat menentukan kekuatan pada kerangka.

�Merencanakan beban maksimal pengendara.

Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan Tuga Akhir ini adalah sabagai berikut:

BAB I PENDAHULUAN

BAB II DASAR TEORI

BAB III METODOLOGI

BAB IV ANALISA PERHITUNGAN

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

Metodologi Start

Studi LiteraturObservasi

Pengambilan Data

Mendesain Alat

AB

Merencanakan kekuatan kerangka

Merencanakan beban maksimal pengendara

Tidak

Pembuatan dan perakitan alat

B

Perhitungan kerangka:

•Kerangka

•Suspensi

•Kemudi

•Arm belok

•Tierod

•Sambungan Las

A

Pengujian alat

- OK –

Ya

Kesimpulan

Penyusunan Laporan

Finish

Sket Model Kerangka

Penentuan Titik Berat pada Kendaraan

Untuk menentukan center of gravity dibutuhkan data–data penimbangan pada roda depan dan

roda belakang.

Wo

WE

NBpNAp 1,2 m

0,6

C FBA B

r

D

Gambar 4.2 Free body diagram kendaraan tanpa

penumpang (diam)

Sehingga untuk menghitung center of gravity pada kendaraan tanpa pengendara

digunakan persamaan :

+↑ Fy = 0

-Wk+m + NA + NB = 0

Wk+m = NA + NB

Wk+m = 328,64 N + 618,03 N

Wk+m = 946,67 N

MA = 0

Wk+m . (1,2 - x1) m - NB . 1,2 m = 0k+m 1 B

946,67 N . (1,2 – x1) m = 618,03 N . 1,2 m

1136,004 Nm – 946,67 N . x1 = 741,64 Nm

1136,004 Nm – 741,64 Nm = 946,67 N . x1

x1 = 0,42 m

N

mNx

67,946

.36,3941 =

Perhitungan Gaya-Gaya Pada Kendaraan

Setelah melakukan penimbangan tanpa pengendara, maka langkah

selanjutnya adalah menghitung gaya traksi pada kendaraan dengan melakukan

penimbangan beserta pengendaranya. Data–data pada penimbangan adalah

sebagai berikut :

NAp = 45 kg x 9,81 m/s2 = 441.45 N

NBp = 56 kg x 9,81 m/s2 = 549.36 N

WE = 171.67 N

Wo = 53 kg → Wo = 53 kg x 9.81 m/s2 = 519,93 N Wo = 53 kg → Wo = 53 kg x 9.81 m/s = 519,93 N

rroda = 0.178 m

NBpNAp 1,2 m

0,6

C FBA B

Wo

WE

r

D

Dari data–data diatas, maka penyelesainnya dapat

digunakan persamaan :

• -FB . rroda – Wk+m . (1,2 – 0,42) m – Wp . (1,2 – 0,6) m + NAp .1,2 m = 0

• -FB . 0,178 m = 946,67 N . 0,78 m + 519,93 N . 0,6 m – 892,71N .1,2 m

• -FB . 0,178 m = 738,4 N.m + 311,96 N.m – 1071,25 N.m

• - FB = 117,36 N

Sedangkan berdasarkan hasil uji tarik dengan pegas, didapatkan FB = 12 kg x

∑ =+ 0BM

Sedangkan berdasarkan hasil uji tarik dengan pegas, didapatkan FB = 12 kg x

9,81 m/s2 = 117,72 N, sehingga FB yang dipakai adalah yang hasil pengujian

tarik dengan pegas.

Perhitungan Kemudi

Data dari pengujian

Gaya untuk memutar stang

F = 3 kg x 9,81 m/s2 = 29,43 N

Lengan stang ℓ = 70 cm = 0,7 mLengan stang ℓ = 70 cm = 0,7 m

Torsi yang terjadi :

Mt = T = 2F . ℓ

Dimana :

F = Gaya belok saat diam

Mt = 2F . ℓ

Mt = 2 . 29,43 . 0,7

Mt = 41,202 N.m

J

T ρτ

.=

Perhitungan diameter stang

Direncanakan dengan bahan AISI 1137, Syp 136000

Gaya yang terjadi adalah gaya geser akibat puntir :

Dimana : = Tegangan geser

T = Torsi yang terjadiGaya lengan F

ρ = Jari-jari stang

Gaya lengan F

τ

T . ρ

mmr

mr

r

r

r

r

J

T

6,4

0046,0

000000113,0

5,730599741

404,82

9,23267507614,3

404,82

9,23267507614,3

202,412

.

3

3

3

3

=

=

=

=

⋅=

⋅

⋅=

=ρ

τ

1

1

1

.2

2

.2

l

l

l

MtF

MtF

FMt

=

=

=

Perhitungan Pen

Direncanakan dengan bahan AISI 1137, Syp 136000Besar gaya yang terjadi pada Pen Arm :

Keterangan :Mt = Momen torsi

NF

F

34,137

15,02

202,41

=

⋅=

Mt = Momen torsiF = Gaya yang mengenai Penl = Jarak antara poros kemudi ke Pen

Gaya yang terjadi menyebabkan tegangan geser

• Mencari lubang diameter pen,di rencanakan dengan bahan AISI 1137,Syp

136000 Psi

• Syp = 136000.4,4482 N

= 604955,2 N

N = 1 ( Gaya yang terjadi konstan )

Data dari perhitungan sebelumnya

F = 137,34 N

Sehingga

≤=SypF

τ

518,0

025,6

6800014,3

134,1374

4

4

1

2

2

=

=

⋅

⋅⋅=

⋅

⋅⋅=

⋅

⋅=

≤

⋅

=

≤=

d

d

d

Syp

NFd

Syp

NFd

N

Syp

d

F

N

Syp

A

F

π

π

π

τ

τ

Perhitungan pen pada tie rod

Gaya ontuk mendorong tierod = F coc θ , cos θ = 35O ( dari pengukuran )

Diameter tierod = 10 mm = 0,01m

Di rencanakan bahan untuk tierod AISI 1154 dg Syp = 136000 Psi dg angka keamanan N = 1 ( gaya yang terjadi konstan )

Dimana :

= Tegangan tarik

A = Luasan penampang

t

FA

A

Fcoct

σ

θ

θσ

cos=

=

tσ

A

Fcoct =

θσ

mmd

md

d

d

Fd

d

A

A

o

o

o

t

t

3,2

023,0

00000530,0

66,83997414

450

2675076914,3

35cos4

2.

35cos.67,136

35cos,.136

2

2

2

41

=

=

=

=

⋅

⋅⋅=

=

=

πσ

σ

Perhitungan diameter Tierod

Direncanakan bahan untuk diameter tierod AISI 1154 dengan Syp = 136000 Psi dengan

angka keamanan ( N ) = 1 ( gaya konstan )

Data dari perhitungan sebelumnya

F = 137,34 N

θ = 35o

Dimana :

Tegangan geser ijin

F = Gaya yang terjadiSypF

≤=τ

A

F=τ

=τF = Gaya yang terjadi

mmd

d

Syp

NFd

N

Syp

d

F

N

Syp

A

Fs

6,8

58,0.14,3

1.67,136

.

.

.

2

2

=

=

=

≤

≤=

π

π

τ

mN

d

F

A

F

/4,2

58

67,136

..4/1 2

=

=

=

=

τ

τ

πτ

τ

Perhitungan Suspensi

Diketahui dari data pengujian

ℓ1=30 cm = 0,3 m

ℓ2 =43 cm = 0,43 m

ℓ3 = 18 cm = 0,13 m

w0 = 53 kg x 9,81 m/s2 = 519,93 N

wk = 3 kg x 9,81 m/s2 = 29,43 N

∑ MA = 0

Wk . ℓ3 + w0 . ℓ1 – Fs .ℓ2 = 0K

YKFs

015,0.93,519

.

=

=

inlbP

P

N

tSypP

/3750

2

15,0.50000

.

=

=

=

3 0 1 2

Dimana :

Fs = Gaya normal

K = Konstanta

Y = simpangan

NFs

Fs

wwFs

k

06,375

43,0

18,0.43,293.0.93,519

..

2

310

=

+=

+=

l

ll

mNK

K

K

/34662

015,0

93,519

015,0.93,519

=

=

=

Kesimpulan

•Kemudi direncanakan memakai

ASTM A536 – 120

• Gaya yang bekerja pada pen

menyebabkan tegangan geser dengan

besar gaya F = 136,67N

•Rangka memakai bahan ASTM A220 •Rangka memakai bahan ASTM A220

– 80002 dengan tebal minimum

sebesar 1,78 mm

• Dimensi pada hasillassan

menggunakan tipe kawat las E 60XX

SEKIAN DAN TERIMA KASIHSEKIAN DAN TERIMA KASIH