1. Jelaskan teori dan karakteristik handling kendaraan jalan raya menggunakan

informasi dari buku di kelas atau buku lain termasuk dari internet. Jelaskan kenapa

karakteristik handling sangatlah penting. Berikan penjelasan ini pada laporan dan

juga pada slide presentasi!

Karakteristik handling dari kendaraan jalan raya berhubungan dengan sistem

kemudi dan lingkungan yang mempengaruhi arah dari gerakan kendaraan tersebut.

Ada dua persoalan dalam karakteristik handling. Yang pertama adalah control dari

arahgerakan kendaraan dan yang kedua adalah kemampuan dalam menstabilkan arah

gerakan kendaraan melawan gangguan dari luar.

Kendaraan jika dianggap sebagai benda kaku, mempunyai 6 derajat kebebasan,

translasi sepanjang sumbu x, y, dan z, dan juga rotasi pada sumbu tersebut.

Pada karakteristik handling perlu dibahas perilaku kendaraan ketika belok pada

kecepatan rendah dengan mengabaikan gaya sentrifugal. Desain utama dari sistem

kemudi adalah meminimalkan gesekan pada ban selama menikung. Untuk memenuhi

criteria ini roda harus dalam keadaan rolling sempurna tanpa terjadi sliding.

Geometri yang sesuai dengan persayaratan ini adalah geometri kemudi Ackermann.

Dimana :

δ o=L

(R+t2)

δ o=L

(R−t2)

Ketika kendaraan menikung dengan kecepatan yang tinggi gaya sentrifugal yang

terjadi pada center of gravity tidak dapat diabaikan. Untuk mengimbangi gaya

tersebut, ban pada kendaraan melakukan gaya cornering dan menimbulkan sudut

slip. Dengan menyederhanakan analisis dari sepasang ban menjadi satu ban pada

sumbu yang sama didapatkan persamaan

δ f =LR

+α f −α r

Dimana

δ f = sudut steer L= wheel base

R= radius belok α f , α r= sudut slip roda depan dan belakang

Dengan memasukan beberapa variable didapatkan rumus dasar untuk sifat

handling pada kendaraan

δ f =LR

+(W f

Cαf

−W r

Cαr) V 2

gR

δ f =LR

+KusV 2

gR

δ f =LR

+Kus

ay

g

Dimana Kus merupakan koefisien understeer dengan stuan radians dan ay adalah

kecepatan lateral.

Berdasarkan koefisien understeer, karakteristik handling dibagi menjadi 3

kategori yaitu

a. Neutral steer

Neutral steer merupakan kondisi dimana koefisien understeer Kus = 0,

dengan kedua sudut slip sama. Sudut steer didapatkan dengan persamaaan.

δ f =LR

b. Understeer

Understeer mempunyai koefisien understeer Kus > 0 diman sudut slip roda

depan lebih besar daripada sudut slip roda belakang. Pada kondisi ini

kecepatan yang dibutuhkan untuk belok didapatkan dengan persamaan.

V c h ar=√ gLKus

c. Oversteer

Pada kondisi ini nilai koefisien understeer Kus < 0 dimana sudut slip roda

depan lebih kecil dari pada roda belakang. Persamaan untuk mencari

kecepatan berubah menjadi.

V c h ar=√ gL−Kus

Antara sudut steer dan kecepatan dari neutral steer, understeer dan oversteer

dapat dilihat pada grafik di bawah ini

2. Tunjukkan kondisi understeer, oversteer, dan netral yang dapat terjadi pada mobil

milik anda dengan memvariasikan beberapa parameter penting pilihanmu. Gunakan

kecepatan longitudinal 25 m/s dan 65 m/s.

Mobil yang digunakan adalah mazda protégé 1998 dengan tipe DX sedan. Mobil

ini dipersenjatai dengan mesin DOHC (Double Overhead Camshaft) dengan 4 katup

pada masing-masing silindernya dan dilengkapi dengan multi point fuel injection.

Kapasitas mesin mobil ini adalah 1500 cc mesin segaris (in-line) yang mampu

menhasilkan daya maksimal 92 Hp pada putaran 5500 rpm dan torsi maksimal

130Nm/4000rpm.

Mazda protégé 1998 dilengkapi dengan 5 tempat duduk dan fasilitas keamanan

yang cukup baik yaitu dengan airbag untuk pengemudi dan penumpang. Harga mobil

ini kisaran $1475 sehingga memang cukup mahal. Dengan harga tersebut, mazda ini

sudah dilengkapi dengan fasilitas-fasilitas yang sangat baik untuk ukuran mobil

sedan sehingga penumpang dan pengemudi akan terasa nyaman di dalamnya.

Table spesifikasi kendaraan

No Mobil Mazda Protege 1998

1 Wheelbase (m) 2.606

2 Track Width (F) (m)

(R) (m)

1.453

1.461

3 Gross Weight ( N) 11289

4 CG Location (m)From Front axle

Above Ground

1.005

0.522

5Moments of Inertia (kg-

m2)

Pich

Roll

Yaw

1558

426

1737

6 Spesifikasi

Tipe engine

Ukuran engine

Horsepower

Torsi (lb-ft)

Transmisi

DOHC 4-valve per cylinder Multi-point

injection fuel system

1489cc

92@ 5500 rpm

130@ 4000 rpm

Manual 5 kecepatan

7 Ban Brigdstone Potenza RE 050A

8 Pengereman (F/R) Cakram/tromol

9 Tenaga penggerak Engine depan/ pengggerak roda depan

10 Jenis kendaraan 5 penumpang/ 4 pintu

Analisa yang kami gunakan untuk mensimulasikan mobil ini yaitu dengan

menggunakan CarSim edisi 4.5. Kami mengubah data default (generic) menjadi data

sesuai jenis kendaraan.

Kami hanya melakukan perubahan pada beberapa parameter seperti yang

ditunjukkan pada gambar-gambar di atas. Nilai Kus yang merupakan factor penting

dalam menentukan karakteristik handling baik netral,oversteer maupun understeer

diperoleh dari animasi-animasi.

Understeer

Untuk parameter understeer kami mengubah sifat kekakuan ( stiffness ) yang terjadi

pada ban. Kami meletakkan perubahan parameter pada pada posisi ban belakang dari

mazda protégé 1998.

Nilai -335 diperoleh dari perhitungan nilai stiifnee ban diperoleh berdasarkan rumus

dari buku Ground Vehicle.

Untuk netral

Kami melakukan tidak melakukan perubahan yang berarti karena bila kondisi ban

depan dan belakang diberikan gaya yang sama maka akan menjadi netral.

Oversteer

Untuk oversteer kami melakukan perubahan pada ban depan dengan mengganti gaya

(stiffness) pada ban. Sedangkan untuk parameter lain tidak ada perubahan.

Kesimpulan: bahwa dalam analisa Mazda Protégé 1998 untuk menentukan

handlingnya itu netral, understeer dan oversteer berdasarkan pada stiffness dari ban

yang di gunakan.

3. Jelaskan step-step untuk menunjukkan simulasi anda

Tahap-tahap simulasi mazda protégé 1998 adalah sebagai berikut:

Metode pengetesan menggunakan Constant Radius

Masukkan data yang ada pada model parameter – parameter simulasi.

Mengubah input throttle

Menentukan kecepatan dan waktu kalkulasi

Klik Run Simulation

Klik Animate dan Plot

4. Tunjukkan plot-plot dari kedua kecepatan pada grafik yang sama untuk berikut ini

a. Posisi mobil (x vs. y , x vs. time , y vs. time)

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450

-200000000

-100000000

0

100000000

200000000

300000000

400000000

500000000

25m/s

65m/s

X vs Time

X p

ositi

on o

f or

i-gi

n -

m

Time - Second

Y p

osit

ion

of c

ar o

rigi

n -

m

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450-50000000

0

50000000

100000000

150000000

200000000

250000000

300000000

350000000

25m/s

65m/s

Y vs Time

Y p

ositi

on o

f ca

r or

igin

-

m

Time - second

b. Orientasi mobil (yaw angel, roll angel, dan pitch angel) vs time

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450-50000000

0

50000000

100000000

150000000

200000000

250000000

300000000

350000000

400000000

450000000

25m/s

65m/s

Yaw Angle vs Time

Veh

icle

yaw

- d

eg

Time - second

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450

-4000000

-3000000

-2000000

-1000000

0

1000000

2000000

3000000

4000000

25m/s

65m/s

Roll vs Time

Bod

y R

oll -

D

eg

Time - Second

0 50 100 150 200 250 300 350 400 4500

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

0.08

0.09

0.1

25m/s

65m/s

Pitch Angle vs Time

Bod

y Pi

tch

- de

g

Time - second

c. Gaya Vertikal dan Lateral tiap ban vs. time

0 50 100 150 200 250 300 350 400 4500

1,000,000,000

2,000,000,000

3,000,000,000

4,000,000,000

5,000,000,000

6,000,000,000

7,000,000,000

25m/s_LF

25m/s_LR

25m/s_RF

25m/s_RR

65m/s_LF

65m/s_LR

65m/s_RF

65m/s_RR

Fz - Vertikal Forces

Tir

e V

ertic

al L

oad

- N

Time - second

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450

-6000000000

-4000000000

-2000000000

0

2000000000

4000000000

6000000000

25m/s_Lf

25m/s_LR

25m/s_RF

25m/s_RR

65m/s_LF

65m/s_LR

65m/s_RF

65m/s_RR

Later Force

Time - second

Lat

er f

orce

-

N

5. Jelaskan dan beri alasan semua hasil pada nomor 3 masuk akal.

Penggunaan Constant Radius

Dalam constant radius mobil bergerak mengikuti line yang telah ada. Sehingga

lebih mudah dalam penentuan karakteristik kendaraan itu dengan melihat gerakan

mobil berdasarkan data yang diinput.

Masukkan data yang ada pada model parameter – parameter simulasi

Data yang kami peroleh berdasarkan dari paper Gary J. Heydinger. Untuk

sebagian data lain kami mencari dari internet dan melakukan beberapa

perhitungan. Hasilnya akan disesuaikan dengan parameter-parameter yang ada.

Tentukan input throttle

Input throttle berpengaruh pada akselerasi kendaraan pada saat akan bergerak.

Dari grafik di atas menunjukkan bahwa throttle ditekan perlahan sehingga dalam

waktu yang lebih lama dapat diperoleh kecepatan yang diinginkan, hal ini untuk

menjaga agar kecepatan tetap konstan. Dalam constant radius yang menjadi

parameter adalah kecepatan konstan yang terjadi pada saat berbelok dan dalam

waktu yang relative cepat. Throttle input dapat menunjukkan karakteristik

kendaraan dalam constant radius lebih baik dari tanpa throttle input.

Tentukan kecepatan dan waktu simulasi

Variasi kecepatan yang kami gunakan berdasarkan pada soal yang diberik yaitu 25

m/s ( 90 km/h ) dan 65 m/s ( 234 km/h ). Untuk waktu simulasi yang digunakan

adalah 25 detik untuk 90 km/h dan 30 detik 234 km/h. Dari beberapa percobaan

menunjukkan hasi yang sama jika digunakan waktu yang lebih sama sehingga

kami menggunakan waktu yang cukup baik. Untuk kecepatan 234 km/h, dalam

beberapa percobaan dengan variasi waktu menunjukkan hasil yang sama yaitu

langsung tergelincir keluar jalur.