JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-3

1

Seiring dengan pertumbuhan penduduk dunia yang meningkat drastis, kebutuhan akan bahan bakar meningkat pesat. Bila hal ini dibiarkan maka tidak lama lagi cadangan minyak bumi dan batu bara dunia akan habis.Energi listrik merupakan kebutuhan pokok kehidupan modern. Segway merupakan alat transportasi manusia dengan menggunakan energi listrik sebagai penggeraknya sudah diproduksi sebagai pelengkap kebutuhan manusia dalam bidang tansportasi.

Dalam menyusun penelitian Tugas Akhir ini, peneliti merancang desain baru segway dengan memperbaiki mechanichal system dengan bobot yang lebih rendah dan meningkatkan tingkat kenyamanan dengan penambahan suspensi pasif serta mempertimbangkan aspek ergonomis pengendara. Untuk analisa kekuatan material menggunakan pemrograman ANSYS dan analisa getaran kendaraan terhadap profil permukaan jalan berbentuk sinusoidal menggunakan Matlab Simulink.

Dari beban kendaraan maksimal yang ditetapkan sebesar 85 kg didapatkan berat kendaraan sebesar 52,87 kg dengan material penyusun chasis kendaraan menggunakan aluminium alloy dan nilai koefisien pegas sebesar 180N/mm

Kata kunci : mechanichal system, suspensi pasif, ANSYS, Matlab Simulink

I. PENDAHULUAN Lat transportasi merupakan salah satu kebutuhan pokok dari manusia. Tingkat aktivitas yang tinggi membuat manusia untuk terus bergerak dari suatu tempat ke

tempat lain. Agar mempermudah aktivitas dari manusia tersebut diperlukan suatu kendaraan yang praktis dan tentunya tidak mengurangi nilai kenyamanan dari penggunanya. Segway merupakan salah satu terobosan dalam dunia transportasi yang sedang marak diperbincangkan. Selain mudah digunakan, desainnya yang futuristik dan kenyamanan dalam berkendara. Memakai Segway menjadi sangat praktis ketika rute yang ditempuh dalam jangkauan beberapa kilometer. Sementara dengan kendaraan bermotor akan memakan biaya tidak sedikit, butuh tempat parkir, waktu mengeluarkan kendaran dan waktu yang terbuang lebih banyak.

Segway merupakan alat transportasi roda 2 untuk kebutuhan personal yang diluncurkan tahun 2002 lalu. Sayangnya kendaraan yang punya nilai efisiensi yang baik ini masih jarang ditemukan di Indonesia, selain harganya

yang relatif tinggi kendaraan ini masih belum cocok dengan kondisi jalanan dan postur tubuh orang diIndonesia. Profil permukaan jalan yang tidak rata akan menyebabkan kenyamanan berkendaraan terganggu, dimana pengemudi/penumpang kendaraan akan terguncang apabila kendaraan melewati jalan yang rusak dan berlubang disanasini. Untuk mengurangi ataupun meredam pengaruh getaran/guncangan yang dirasakan pengguna kendaraan maka diperlukan suatu sistem suspensi kendaraan. Dalam tugas akhir ini peneliti merancang system suspensi pasif yang akan diaplikasikan dalam segway dan mensimulasikannya kestabilannya pada software Matlab Simulink..

II. URAIAN PENELITIAN

A. Studi Literatur Dalam pengerjaan tugas akhir ini, literatur-literatur yang

dipelajari dan dipahami berasal dari penelitian-penelitian sebelumnya serta buku-buku yang menunjang sebagai tambahan referensi. Fakta yang terjadi di lapangan juga menjadi literatur yang sangat bermanfaat.

B. Rancangan dan Prosedur Penelitian Dari penelitian ini terdapat dua metode pengujian yang

digunakan dalam penyelesaian masalah, yang meliputi : 1) Desain kendaraan

Geometri vehicle didesain menggunakan parameter Ergonomi Tubuh Orang Asia.Dengan geometri vehicle yang effisien sehingga diharapkan dapat meningkatkan kenyamanan dalam berkendara serta dapat meminimalisir penggunaan listrik.Sedangkan untuk komponen penggerak disesuikan dengan ukuran chasis vehicle. 2) Perhitungan Inputan Data pada Pemodelan Software

Perhitungan Inputan data-data pada pemodelan software Ansys V.12 meliputi penentuan daya minimum sebagai parameter penentuan motor penggerak,Torsi yang bekerja pada poros penggerak serta perbandingan kecepatan sistem pemindah daya (Gearbox).Sedangkan Untuk pemodelan pada software Matlab Simulink diperlukan perhitungan nilai koefisien pegas dan nilai koefisien redaman.

Analisa Desain Struktur dan Kenyamanan Sistem Suspensi Passive Pada Personal Smart

Vehicle 2 Roda Yonathan Adam Kevin Kapugu dan Prof. Ir. I Nyoman Sutantra M.Sc.,Ph.D.

Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111

E-mail: yonathan_me@yahoo.com

A

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-3

2

3) Simulasi pemodelan pada software

Adapun Tujuan Simulasi Pemodelan pada Software Ansys bertujuan untuk menentukan properties material yang tepat serta kekuatan struktur vehicle.

Gambar 1. Input Gaya yang bekerja pada pemodelan Software Ansys v12.1

Setelah desain dan penentuan properties material komponen vehicle selesai,selanjutnya dilakukan pemodelan kenyamanan terhadap respon getaran yang ditimbulkan pada profil permukaan dengan bentuk sinusoidal.

Sebelum menggunakan Analisa software Matlab Simulink diperlukan persamaan getarannya terlebih dahulu Persamaan Getaran sistem suspensi dimodelkan 2 DoF. berikut ini adalah free body diagram persamaan Getaran

Gambar 2. Free body persamaan Getaran vehicle

Gambar 3. Sript pemrograman Matlab

Gambar 4.Pemodelan simulasi pada Simulink.

C. Hasil dan Diskusi Adapun dari Hasil analisa software didapatkan properties material pada vehicle adalah Aluminium Alloy yang mempunyai nilai tensile yield strength sebesar 280 Mpa berat kendaraan sebesar 52,87 kg.

Gambar 5. Analisa pemodelan software Ansysv12.1 Pada pemodelan ini peneliti menggunakan properties material Aluminium Alloy dengan parameter antara lain,material ini mampu menerima pembebanan berat pengendara sebesar 85 kg pada saat kondisi statis,dan mampu menerima Momen Torsi sebesar 119,71 N.m pada saat kondisi dinamis tanpa mengalami deformasi plastis.Desain vehicle ini menggunakan angka safety factor N ; 3,hal ini dikarenakan penggunaan vehicle ini juga dapat mengalami beban kejut, getaran dan beban berulang dimana tegangan maksimum (145 Mpa) digunakan secara teoritis. Dari Hasil Pembebanan pada gambar diatas daerah tegangan kritis terdapat pada flange, base plate dan dudukan motor penghubung poros transmisi dan roda penggerak, sehingga diperlukan analisa pada komponen- komponen ini. Analisa komponen Suspensi

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-3

3

Gambar 6. Respon getaran pada Roda kendaraan

Gambar 7. Respon getaran pada body kendaraan

Dari kedua grafik yang diperlihatkan dari gambar diatas menunjukan karakteristik sistem getaran underdamped (ζ <1) . Dari kedua grafik di atas dapat dilihat bahwa gerak respon yang terjadi pada kendaraan memiliki tren meningkat drastis di awal, kemudian menurun seiring berjalannya waktu. Hal ini disebabkan karena kendaraan diberi input berupa eksitasi yang bersifat impulsif serta dipengaruhi oleh redaman. Itulah mengapa tren yang terjadi pada respon akan mengecil setelah melalui eksitasi input. Selain itu dalam grafik-grafik di atas juga dapat disaksikan bahwa respon pada body kendaraan bernilai jauh lebih kecil dibandingkan respon pada roda kendaraan. Hal ini disebabkan sebelum mempengaruhi body, eksitasi impulsif akan terlebih dahulu tereduksi oleh dua macam kekakuan (k) dan redaman (b) seperti yang tampak pada pemodelan matematis, yaitu kekakuan dan redaman pada ban (ks dan bs) serta kekakuan dan redaman pada suspensi (kb dan cb). sedangkan pada roda, eksitasi input hanya tereduksi oleh kekakuan dan redaman pada ban saja

Gambar 8. Respon Getaran pada body kendaraan dibandingkan input sinusoidal

F. Kesimpulan

Dari penelitian yang telah dilakukanini diperoleh kesimpulan sebagai berikut :

• Pada struktur Kendaraan 2 roda, teganangan equivallent maksimum yang terjadi pada base plate rangka kendaraan adalah sebesar 160,03 Mpa.

• equivallent maksimum yang didapatkan harus ≤ 280 Mpa,Sehingga besar tegangan yang terjadi masih dalam keadaan aman.

• Pada struktur Kendaraan 2 roda, Tegangan maksimum (kritis) yang terjadi sebesar 206 Mpa

• Tegangan maksimum yang didapatkan harus ≤ 185 Mpa(tegangan ijin Alluminium Alloy)Sehingga besar Tegangan maksimum yang terjadi masih dalam keadaan aman.

• Berat struktur rangka dari Kendaraan 2 roda sebesar 52,87 kg

• Sistem suspensi yang digunakan menggunakan nilai koefisen pegas 19.600 N/m dan koefisien redaman 1.017,96

• Amplitudo profil permukaan jalan adalah sebesar 0,05 m

DAFTAR PUSTAKA [1] Shigley,Joseph E. Mitchell, Larry D. Harahap,Gandhi M.

Eng.1986.Perencanaan Elemen Mesin. Edisi Keempat. Erlangga

[2] Andi Rustandi.2010.’’Pemodelan Getaran Vertikal Pada Sistem Suspensi Mobil”.Universitas Al-Azhar Indonesia.

[3] Tanisan, Zainul Astamar. (1984). Mekanika Teknik. (Alih Bahasa dari : Mechanics of Material by E.P.Popov). Jakarta: Erlangga.

[4] Kelly, S Graham 2000.”Fundamental of Mechanical Vibrations”.McGraw-Hill International Editions.: Ohio, USA.

[5] Ugural ,Ansel C. 1999. Stresses in Plate and Shells. Second Edition. McGraw-Hill.

[6] Juvinall. 2001. Fundamantals of Design and Machine Elements. International Editions. McGraw-Hill.

[7] Calvin Chan Lit Yong.2010.”Two Wheeled Self Balancing Robot”.Universitas Teknologi Malaysia.

[8] Sujin Yoon,Jane.2006”Design and Production of a Prototype Wheleed Pendulum For the new 2.004 Laboratory”.Massachusetts Institute of Technology