ANALISA STATIS PADA STRUKTUR RANGKA CHASSIS KENDARAAN RODA TIGA.

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

ANALISA STATIS PADA STRUKTUR RANGKA CHASSIS
KENDARAAN RODA TIGA

SKRIPSI
Diajukan sebagai salah satu syarat
untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknik

Oleh :
FARIS ADITYA PUTRA
NIM. I 0410018

JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
commit
to user

2014

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

commit to user

ii

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

commit to user

iii

perpustakaan.uns.ac.id


digilib.uns.ac.id

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT atas segala nikmat, rahmat serta
bimbingan-Nya sehingga penulis dapat menyyelesaikan skripsi ini yang berjudul
“Analisa statis pada struktur rangka chassis kendaraan roda tiga” dengan lancar.
Penulisan skripsi ini dimaksudkan untuk memenuhi salah satu syarat guna
memperoleh gelar sarjana teknik di Jurusan Teknik Mesin Universitas Sebelas
Maret Surakarta.
Dalam pelaksanaan Tugas Akhir ini penulis mendapatkan bantuan,
bimbingan, pengalaman dan pelajaran yang sangat berharga dari berbagai pihak.
Oleh karena itu pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan terimakasih
kepada semua pihak yang telah memberikan bantuannya baik secara langsung dan
tidak langsung. Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada:
1. Ibu, Bapak dan seluruh keluarga yang dirumah atas segala dukungan yang
sangat besar baik secara moral ataupun material.
2. Bapak Wibowo, S.T., M.T., selaku Pembimbing I tugas akhir atas segala
bimbingan dan nasehatnya.
3. Bapak Eko Prasetyo B., S.T., M.T., selaku Pembimbing II tugas akhir atas

kesediaan membimbing penulis dalam mengerjakan tugas akhir.
4. Bapak Didik Djoko Susilo, S.T., M.T., dan Bapak Dr. Dominicus Danardono,
S.T.,M.T. selaku Dosen Penguji atas segala masukan dan nasehatnya untuk
menjadikan tugas akhir ini lebih baik.
5. Bapak-bapak dosen di jurusan Teknik Mesin UNS.
6. Seluruh teman-teman angkatan 2010 yang saya cintai dengan sepenuh hati
yang telah memulai perjuangan bersama.
7. Anggun Kharisma Rani dan seluruh teman-teman Nur Fadliilah atas do’a,
semangat, dan motivasi yang telah diberikan dan membantu untuk
membuktikan bahwa (muhammad:7) itu benar dan nyata.
8. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu, atas segala bantuanya
dalam proses penulisan skripsi ini.

commit to user

iv

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id


Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih banyak terdapat kekurangan,
untuk itu masukan dan saran yang membangun akan penulis terima dengan ikhlas
dan penulis ucapkan terimakasih. Penulis berharap semoga skripsi ini dapat
memberikan manfaat bagi penulis khususnya dan bagi pembaca pada umumnya.

Surakarta, 19 Desember 2014

Penulis

commit to user

v

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

ABSTRAK
ANALISA STATIS PADA STRUKTUR RANGKA CHASSIS

KENDARAAN RODA TIGA
Faris Aditya Putra
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Sebelas Maret Surakarta
faris.aditya,p@gmail.com
Penelitian ini bertujan untuk manganalisa secara statis struktur rangka
chassis kendaraan roda tiga. Kendaraan ini memiliki dua rangka yang dibuat
terpisah dan digabungkan dengan pivot joint dimana rangka depan menahan satu
roda dan rangka belakang menahan dua roda. Struktur rangka chassis dimodelkan
dalam 3D CAD untuk disimulasikan dan dianalisa kekuatan dan kekakuan
struktur dengan hasil tegangan maksimal, safety factor, dan deformasi sehingga
dapat diketahui kegagalan terhadap pembebanan atau impak dari arah depan,
belakang, dan pembebanan vertikal. Hasil penelitian menunjukkan struktur rangka
chassis yang telah dianalisa mengalami peningkatan kekuatan dan kekakuan
setelah perbaikan desain dilakukan, struktur rangka chassis tidak mengalami
kegagalan dengan safety factor pada impak depan sebesar 1,78 dengan tegangan
maksimal sebesar 349,7 MPa dan deformasi maksimum sebesar 6,19 mm, pada
impak belakang sebesar 2,73 dengan tegangan maksimal sebesar 260,2 MPa dan
deformasi maksimum sebesar 17,9 mm, dan pada pembebanan vertikal sebesar
3,35 dengan tegangan maksimal sebesar 211,89 MPa dan deformasi maksimum

sebesar 5 mm.
Kata kunci: struktur rangka chassis, impak depan, impak belakang, pembebanan
vertikal, tegangan maksimal, safety factor, deformasi.

commit to user

vi

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

ABSTRACT
STATIC ANALYSIS ON CHASSIS FRAME STRUCTURE
OF THREE-WHEELED VEHICLE
Faris Aditya Putra
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Sebelas Maret Surakarta
faris.aditya.p@gmail.com


The purpose of this study is to analyzed statically the chassis frame
structure of three wheeled vehicle. The structure of this vehicle have two frames
that made separately and connected by pivot joint which the front frame held one
wheel while the rear frame held a pair of wheels. Chassis frame structure was
modeled in 3D CAD to be simulated and analyzed the strength and stiffness with a
maximum stress, safety factor, and deformation as a result so that the failure of
load or impact from the front, rear, and vertical loading can be known. The result
showed that the strength and the stiffnes of chassis frame structure which had
been analyzed has increased after redesign. The structure of the chassis no longer
fail with a safety factor at 1,78 in the front impact case with a maximum stress at
349,7 MPa and a deformation at 6,19 mm, 2,73 in the rear impact case with a
maximum stress at 260,2 MPa and a deformation at 17,9 mm, and 3,35 in vertical
loading case with a maximum stress at 211,89 MPa and a deformation at 5 mm.
Keywords: chassis frame structure, front impact, rear impact, vertical loading,
maximum stress, safety factor, deformation.

commit to user

vii


perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

DAFTAR ISI
Halaman Judul ................................................................................................ i
Surat Tugas ..................................................................................................... ii
Lembar Pengesahan ........................................................................................ iii
Kata Pengantar................................................................................................ iv
Abstrak ........................................................................................................... vi
Daftar Isi......................................................................................................... viii
Daftar Gambar ................................................................................................ ix
Daftar Tabel.................................................................................................... xi
Daftar Rumus.................................................................................................. xi
BAB I
PENDAHULUAN .......................................................................... 1
1.1 Latar Belakang ......................................................................... 1
1.2 Peumusan Masalah ................................................................... 2
1.3 Batasan Masalah ...................................................................... 2
1.4 Tujuan dan Manfaat ................................................................. 3

1.5 Sistematika Penulisan ............................................................... 3
BAB II LANDASAN TEORI ...................................................................... 4
2.1 Tinjauan Pustaka ...................................................................... 4
2.2 Dasar Teori .............................................................................. 6
2.2.1 Chassis... ........................................................................... 6
2.2.2 Metode Elemen Hingga ..................................................... 6
2.2.3 Simulasi Solidworks .......................................................... 7
2.2.4 Kendaraan Roda Tiga ........................................................ 8
2.2.5 Impak ................................................................................ 10
2.2.6 Metode Quasi-dinamik ...................................................... 10
2.2.7 Pembebanan vertikal ......................................................... 11
BAB III METODE PENELITIAN ................................................................ 12
3.1 Alat dan Bahan......................................................................... 12
3.1.1 Alat ................................................................................... 12
3.1.2 Bahan ................................................................................ 12
3.2 Metode Penelitian .................................................................... 13
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ....................................................... 16
4.1 Validasi .................................................................................... 16
4.1.1 Validasi Analisa Statis pada Jurnal .................................... 16
4.1.2 Validasi Analisa Statis Pemodelan Struktur Rangka .......... 19

4.1.3 Perbandingan Analisa Statis pada Jurnal dan Pemodelan ... 22
4.2 Proses Disain Rangka Penelitian .............................................. 23
4.3 Nilai Pembebanan .................................................................... 26
4.3.1 Impak Depan ..................................................................... 27
4.3.2 Impak Belakang ................................................................ 34
4.3.3 Beban Vertikal .................................................................. 41
4.4 Hasil Simulasi .......................................................................... 44
BAB V PENUTUP ...................................................................................... 45
5.1 Kesimpulan .............................................................................. 45
5.2 Saran ........................................................................................ 45
DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 46
commit to user
LAMPIRAN ................................................................................................... 48

viii

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id


DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Aplikasi metode elemen hingga (MEH) ....................................... 7
Gambar 2.2 Kendaraan roda tiga dengan dua roda di depan ............................ 8
Gambar 2.3 Kendaraan roda tiga dengan dua roda di belakang ........................ 8
Gambar 2.4 Kendaraan roda tiga ..................................................................... 9
Gambar 2.5 Pivot joint .................................................................................... 9
Gambar 2.6 Tes impak pada kendaraan ........................................................... 10
Gambar 2.7 Distribusi berat pada chassis ........................................................ 11
Gambar 3.1 Kendaraan roda tiga ..................................................................... 12
Gambar 3.2 Diagram alir penelitian ................................................................ 13
Gambar 3.3 Desain kendaraan roda tiga menggunakan Solidworks.................. 14
Gambar 3.4 Tampak samping desain kendaraan roda tiga ............................... 15
Gambar 4.1 Desain rangka pada jurnal ............................................................ 16
Gambar 4.2 Arah pembebanan dan tumpuan impak depan pada jurnal ............ 17
Gambar 4.3 Hasil simulasi impak depan pada jurnal ....................................... 17
Gambar 4.4 Arah pembebanan dan tumpuan impak belakang pada jurnal........ 18
Gambar 4.5 Hasil simulasi impak belakang pada jurnal................................... 18
Gambar 4.6 Arah pembebanan dan tumpuan impak depan pada pemodelan .... 19
Gambar 4.7 Hasil simulasi impak depan pada pemodelan ............................... 20
Gambar 4.8 Arah pembebanan dan tumpuan impak belakang pada pemodelan 20
Gambar 4.9 Hasil simulasi impak belakang pada pemodelan ........................... 21
Gambar 4.10 Desain rangka depan .................................................................. 23
Gambar 4.11 Desain rangka belakang ............................................................. 24
Gambar 4.12 Poros pada pivot joint................................................................. 24
Gambar 4.13 Desain pivot joint ....................................................................... 25
Gambar 4.14 Hasil desain rangka .................................................................... 25
Gambar 4.15 Letak tumpuan impak depan ...................................................... 27
Gambar 4.16 Pembebanan impak depan .......................................................... 28
Gambar 4.17 Meshing impak depan ................................................................ 28
Gambar 4.18 Hasil simulasi impak depan........................................................ 29
Gambar 4.19 Letak tegangan maksimum impak depan .................................... 30
Gambar 4.20 Deformasi simulasi impak depan ............................................... 30
Gambar 4.21 ( a ) Dudukan shock depan sebelum dirubah............................... 31
Gambar 4.21 ( b ) Dudukan shock depan setelah dirubah................................. 31
Gambar 4.22 Letak tegangan maks. impak depan setelah desain diperbaiki ..... 32
Gambar 4.23 Letak tegangan maks. impak depan dengan pembebanan 2g....... 33
Gambar 4.24 Deformasi simulasi impak depan setelah desain diperbaiki......... 34
Gambar 4.25 Letak tumpuan impak belakang .................................................. 34
Gambar 4.26 Pembebanan impak belakang ..................................................... 35
Gambar 4.27 Meshing impak belakang ........................................................... 35
Gambar 4.28 Hasil simulasi impak belakang ................................................... 36
Gambar 4.29 Letak tegangan maksimum impak belakang ............................... 37
Gambar 4.30 Deformasi simulasi impak belakang ........................................... 37
Gambar 4.31 ( a ) Rangka bawah sebelum dirubah .......................................... 38
Gambar 4.31 ( b ) Rangka bawah setelah dirubah ............................................ 38
Gambar 4.32 Rangka bawah menggunakan profil hollow ................................ 39
commit to user
Gambar 4.33 Letak tegangan maks. impak belakang setelah desain diperbaiki 40

ix

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

Gambar 4.34 Deformasi simulasi impak belakang setelah desain diperbaiki .... 40
Gambar 4.35 Letak tumpuan pembebanan vertikal .......................................... 41
Gambar 4.36 Pembebanan vertikal .................................................................. 41
Gambar 4.37 Meshing pembebanan vertikal.................................................... 42
Gambar 4.38 Hasil simulasi pembebanan vertikal ........................................... 42
Gambar 4.39 Deformasi simulasi pembebanan vertikal ................................... 43

commit to user

x

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Hasil simulasi pembebanan pada jurnal dan pemodelan ................... 23
Tabel 4.2 Perbandingan safety factor hasil simulasi pembebanan .................... 44
Tabel 4.2 Perbandingan deformasi maksimum hasil simulasi pembebanan ...... 44

DAFTAR RUMUS
Rumus 4.1 Rumus safety factor....................................................................... 17
Rumus 4.2 Rumus persentase perbedaan hasil ................................................. 22
Rumus 4.3 Rumus pembebanan total............................................................... 26

commit to user

xi