Modul Mekanika Gerak Kendaraan OTO226 01
Kode Modul
MGK. OTO 226 - 01
Fakultas Teknik UNY
Jurusan Pendidikan Teknik Otomotif
STEERING GEOMETRI KENDARAAN
depan
a
I
b
θ
B
ro
ri
θ
c
T
d
I
O
X
Penyusun :
Martubi, M.Pd., M.T.
Jurusan Pendidikan Teknik Otomotif
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA
2004
KATA PENGANTAR
Modul dengan judul Steering Geometri Kendaraan ini digunakan sebagai
panduan dalam kegiatan kuliah untuk membentuk salah satu kompetensi, yaitu:
“ Memahami dan dapat menggunakan konsep steering geometri
dalam
menghitung sudut belok dan radius belok kendaraan roda empat “. Modul ini
dapat digunakan untuk semua peserta kuliah Mekanika Gerak Kendaraan di
semester IV pada Program Studi Teknik Otomotif Fakultas Teknik Universitas
Negeri Yogyakarta.
Pada modul ini disajikan konsep-konsep dasar tentang steering geometri yang
meliputi: perhitungan sudut belok dan radius belok kendaraan roda empat pada
umumnya
serta
mekanisme
steering
tipe
Ackerman
dan
beberapa
permasalahannya yang dewasa ini banyak digunakan di industri otomotif. Modul
ini terdiri atas dua kegiatan belajar. Kegiatan belajar 1 membahas tentang: Sudut
Belok dan Radius Belok Kendaraan Roda Empat, dan Kegiatan belajar 2
membahas tentang: Mekanisme Steering tipe Ackerman.
Untuk dapat mempelajari modul ini dengan mudah mahasiswa diharapkan
telah mempunyai pengetahuan dasar pendukungnya, terutama tentang Matematika
dan juga Sistem Pengendali Kendaraan yang mestinya telah dipelajari pada
semester sebelumnya.
.
Yogyakarta, Juli 2004
Penyusun
Martubi, M.Pd., M.T.
2
DAFTAR ISI MODUL
Halaman
HALAMAN SAMPUL .................................................................................. 1
KATA PENGANTAR .................................................................................... 2
DAFTAR ISI .................................................................................................. 3
PERISTILAHAN / GLOSSARY ................................................................... 5
I . PENDAHULUAN........................................................................................ 6
A. Deskripsi Judul .......................................................................................... 6
B. Prasyarat .................................................................................................... 6
C. Petunjuk Penggunaan Modul ..................................................................... 7
1. Petunjuk bagi mahasiswa ...................................................................... 7
2. Petunjuk bagi dosen ............ ................................................................. 7
D. Tujuan Akhir ............................................................................................ 8
E. Kompetensi ............................................................................................... 8
F. Cek Kemampuan ........................................................................................ 9
II. PEMBELAJARAN ..................................................................................... 11
A. Rencana Belajar Mahasiswa ..................................................................... 11
B. Kegiatan Belajar ........................................................................................ 11
1. Kegiatan Belajar 1 : Sudut dan Radius Belok Kendaraan ..................... 11
a. Tujuan kegiatan belajar 1 ................................................................ 11
b. Uraian materi 1 .................................................................................. 12
c. Rangkuman 1 .................................................................................... 15
d. Tugas 1 .............................................................................................. 16
e. Tes formatif 1 .................................................................................... 16
f. Kunci jawab tes formatif 1 ... ............................................................ 16
3
Halaman
2. Kegiatan Belajar 2 : Mekanisme Steering Tipe Ackerman .................... 17
a. Tujuan kegiatan belajar 2 ................................................................ 17
b. Uraian materi 2 ................................................................................. 17
c. Rangkuman 2 ................................................................................... 28
d. Tugas 2 ............................................................................................. 29
e. Tes formatif 2 ................................................................................... 29
f. Kunci jawab tes formatif 2 ... .......................................................... 29
III. EVALUASI ............................................................................................. 30
A. Pertanyaan ............................................................................................. 30
B. Kunci Jawaban ....................................................................................... 30
C. Kriteria Kelulusan ................................................................................... 31
IV. PENUTUP ................................................................................................ 32
DAFTAR PUSTAKA .................................................................................... 33
4
PERISTILAHAN / GLOSSARY
Beam : adalah batang/poros tumpu yang menghubungkan roda kiri dengan roda
kanan sebuah mobil.
Gear box: adalah sebuah kotak yang berisi mekanisme perubah dan penerus gerak
potar roda kemudi menjadi gerak geser pitman arm .
Handling : adalah sistem pengendalian kendaraan.
Knuckle arm : adalah sebuah batang/lengan penerus tarikan/dorongan tie rod
menjadi gerak putar roda depan sebuah mobil.
Pitman arm : adalah lengan perubah gerak putar roda kemudi menjadi gerak
belok roda depan mobil.
Steering : adalah sistem pengemudian kendaraan.
Sudut belok: adalah sudut yang dibentuk antara sumbu roda depan mobil pada
posisi belok dengan sumbu roda tersebut pada posisi lurus.
Tie rod : adalah batang penerus gerak putar pitman arm mendorong/ menarik
roda depan mobil sehingga menjadi belok.
Track : adalah jarak antara sumbu ke depan roda mobil sebelah kanan dengan
sumbu ke depan roda mobil sebelah kiri.
Wheel base: adalah jarak antara sumbu roda depan dengan sumbu roda belakang
sebuah mobil pada posisi lurus.
5
BAB I
PENDAHULUAN
A. Deskripsi
Modul MGK.OTO 226 – 01
ini membahas beberapa konsep dasar
Steering geometri (handling) pada kendaraan roda empat (mobil),
yang
merupakan penunjang/pengayaan dari materi pada matakuliah-matakuliah
bidang otomotif lainnya, terutama yaitu matakuliah Sistem Pengendali
Kendaraan. Adapun cakupan materi yang dipelajari dalam modul ini meliputi :
(1) Sudut belok dan radius belok kendaraan, dan (2). Mekanisme steering tipe
Ackerman.
Modul ini terdiri atas dua kegiatan belajar : Kegiatan belajar 1 membahas
tentang: Sudut belok dan radius belok kendaraan,
Kegiatan belajar 2
membahas tentang : Mekanisme steering tipe Ackerman. Pada setiap kegiatan
belajar selalu dilengkapi dengan contoh soal dan pembahasannya beserta
tugas/latihan-latihan dan tes formatif serta evaluasi seperlunya untuk
membantu mahasiswa dalam mencapai kompetensi yang diharapkan.
Setelah selesai mempelajari modul ini secara keseluruhan mahasiswa
diharapkan “ Memahami dan dapat menggunakan konsep steering geometri
dalam menghitung sudut belok dan radius belok kendaraan roda empat “.
B. Prasyarat
Modul ini merupakan modul awal bagi mahasiswa Jurusan Pendidikan
Teknik Otomotif Jenjang S1 maupun D3, yang berisi materi-materi
penunjang/pengayaan dari matakuliah-matakuliah keahlian di bidang otomotif
yang seharusnya dipelajari, terutama adalah Sistem Pengendali.
Dengan
demikian materi-materi dalam matakuliah-matakuliah tersebut yang terkait
dengan isi modul ini akan merupakan materi pendukung yang sangat penting
dalam rangka mencapai kompetensi yang diharapkan dalam modul ini,
meskipun statusnya tidak secara resmi sebagai prasyaratnya.
6
C. Petunjuk Penggunaan Modul
1. Petunjuk bagi Mahasiswa
Agar diperoleh hasil belajar yang maksimal, maka dalam
menggunakan modul ini ada beberapa prosedur yang perlu diperhatikan, dan
dilaksanakan antara lain :
a. Bacalah dan fahami dengan seksama uraian konsep-konsep teoritis yang
disajikan pada modul ini, kemudian fahami pula penerapan konsepkonsep tersebut dalam contoh-contoh soal beserta cara penyelesaiannya.
Bila terpaksa masih ada materi yang
kurang jelas dan belum bisa
difahami dengan baik para mahasiswa dapat menanyakan kepada dosen
yang mengampu kegiatan perkuliahan.
b. Coba kerjakan setiap tugas (soal latihan) secara mandiri, hal ini
dimaksudkan untuk mengetahui seberapa besar pemahaman yang telah
dimiliki setiap mahasiswa terhadap materi-materi yang dibahas pada
setiap kegiatan belajar.
c. Apabila dalam kenyataannya mahasiswa belum menguasai materi pada
level yang diharapkan, coba ulangi lagi membaca dan mengerjakan lagi
latihan-latihannya dan kalau perlu bertanyalah kepada dosen yang
mengampu kegiatan perkuliahan yang bersangkutan. Kalau materi yang
bersangkutan memerlukan pemahaman awal (prasyarat) maka yakinkan
bahwa prasyarat yang dimaksud benar-benar sudah dipenuhi.
2. Petunjuk bagi Dosen
Dalam setiap perkuliahan, dosen mempunyai tugas dan peran untuk :
a. Membantu mahasiswa dalam merencanakan proses belajar.
b. Membimbing mahasiswa melalui tugas-tugas atau latihan-latihan yang
dijelaskan dalam tahab belajar.
c. Membantu mahasiswa dalam memahami konsep baru dan menjawab
pertanyaan mahasiswa apabila diperlukan.
7
d. Membantu mahasiswa untuk mengakses sumber belajar lain yang
diperlukan.
e. Mengorganisir kegiatan belajar kelompok jika diperlukan.
f. Merencanakan seorang ahli/dosen pendamping jika diperlukan.
g. Mengadakan evaluasi terhadap pencapaian kompetensi mahasiswa yang
telah ditentukan.
D. Tujuan Akhir
Setelah mempelajari seluruh materi kegiatan belajar dalam modul ini
mahasiswa diharapkan :
1. Memahami
konsep dan aturan
steering
geometri
dalam
pemecahan masalah handling kendaraan.
2. Dapat menentukan besarnya sudut belok kendaraan roda empat agar
diperoleh efek steering yang sempurna.
3. Dapat menentukan besarnya radius belok kendaraan roda empat agar
diperoleh efek steering yang sempurna.
4. Memahami mekanisme steering tipe Ackerman.
5. Dapat menentukan besarnya sudut belok roda bagian dalam pada
kendaraan roda empat yang menggunakan mekanisme steering tipe
Ackerman.
6. Dapat menentukan besarnya sudut belok roda bagian luar pada kendaraan
roda empat yang menggunakan mekanisme steering tipe Ackerman.
E. Kompetensi
Modul MGK.OTO 226 – 01 ini disusun dalam rangka membentuk
kompetensi “ Memahami dan dapat menggunakan konsep steering geometri
dalam menghitung sudut belok dan radius belok kendaraan roda empat “.
Untuk mencapai kompetensi tersebut, terlebih dahulu harus dapat dicapai subsub kompetensi beserta kriteria unjuk kerjanya melalui lingkup belajar dengan
materi pokok pembelajaran sebagai berikut :
8
Sub
Kompetensi
Memahami
dan dapat
menggunakan konsep
steering
geometri
dalam
menghitung
sudut belok
dan radius
belok
kendaraan
roda empat.
Kriteria
Unjuk Kerja
Lingkup
Belajar
1. Konsep steering geometri
difahami
dengan benar
sesuai teori.
1. Konsep
steering
geometri
kendaraan
roda empat
Materi Pokok Pembelajaran
Sikap
2. Besarnya sudut 2. Sudut belok
kendaraan
belok dihitung
roda empat.
dengan benar
sesuai teori.
3. Besarnya
radius belok
dihitung
dengan benar
sesuai teori.
4. Mekanisme
steering tipe
Ackerman
difahami
dengan benar
sesuai teori.
5. Besar sudut
belok dalam
dan luar pada
mekanisme
steering type
Ackerman
dihitung
dengan benar
sesuai teori.
3. Radius belok
kendaraan
roda empat.
4. Mekanisme
steering tipe
Ackerman.
5. Perhitungan
sudut belok
dalam dan luar
pada
mekanisme
steering tipe
Ackerman.
Kritis, teliti
dan cermat
dalam
menulis
lambang
dan melakukan perhitungan.
Pengetahuan
1. Konsep
steering
geometri
kendaraan
roda empat
Ketrampilan
Menghitung
dengan
prosedur dan
hasil yang
benar
2. Sudut belok
kendaraan
roda empat.
3. Radius belok
kendaraan
roda empat.
4. Mekanisme
steering tipe
Ackerman.
5. Perhitungan
sudut belok
dalam dan
luar pada
mekanisme
steering tipe
Ackerman.
F. Cek Kemampuan
Sebelum mempelajari Modul MGK.OTO 226 – 01 ini, isilah dengan tanda
cek ( ) pertanyaan yang menunjukkan kompetensi yang telah dimiliki oleh
setiap mahasiswa dengan jujur dan dapat dipertanggungjawabkan :
9
Sub
Kompetensi
Jawaban
Pertanyaan
Ya
Tidak
Memahami
1. Saya memahami konsep steering
dan dapat
geometri pada kendaraan roda empat .
menggunakan konsep
2. Saya dapat menghitung besarnya
steering
sudut belok kendaraan roda empat .
geometri
dalam
menghi-tung
3. Saya dapat menghitung besarnya
sudut belok
radius belok kendaraan roda empat .
dan radius
belok
kendaraan
4. Saya memahami Mekanisme steering
roda empat
type Ackerman
Bila Jawaban “Ya“
Kerjakan
Tes Formatif 1
Tes Formatif 1
Tes Formatif 1
Tes Formatif 2
5. Saya dapat menghitung besarnya
sudut belok pada mekanisme steering
type Ackerman.
Tes Formatif 2
6. Saya memahami hubungan sudut belok
dalam dan luar pada mekanisme
steering Ackerman
Tes Formatif 2
Apabila mahasiswa menjawab Tidak maka pelajari modul ini
sesuai materi yang dijawab Tidak tersebut.
10
BAB II
PEMBELAJARAN
A. Rencana Belajar Mahasiswa
Buatlah rencana kegiatan belajar dengan mengisi tabel di bawah ini dan
mintalah bukti kepada dosen setelah kegiatan belajar selesai.
Jenis Kegiatan
Tanggal
Waktu
Tempat
Belajar
Alasan
Perubahan
1. Pengertian sudut belok
dan radius belok
kendaraan roda empat.
2. Sudut belok bagian dalam
kendaraan roda empat..
3. Sudut belok bagian luar
kendaraan roda empat.
4. Radius belok kendaraan
roda empat.
5. Konsep mekanisme
steering tipe Ackerman.
6. Sudut belok bagian dalam
kendaraan dengan
steering tipe Ackerman.
7. Sudut belok bagian luar
kendaraan dengan
steering tipe Ackerman.
B. Kegiatan Belajar.
1. Kegiatan Belajar 1 : Sudut Belok dan Radius Belok Kendaraan
a. Tujuan Kegiatan Belajar 1 :
1). Menjelaskan pengertian sudut belok dan radius belok
kendaraan.
2). Menentukan sudut belok bagian dalam kendaraan roda empat.
3). Menentukan sudut belok bagian luar kendaraan roda empat.
4). Menentukan radius belok kendaraan.
11
Paraf
Dosen
b. Uraian Materi 1 : Sudut Belok dan Radius Belok Roda Depan
Kendaraan Roda Empat.
Salah satu spesifikasi suatu kendaraan roda empat (mobil) adalah
sudut belok roda depan. Sudut belok roda depan mempunyai
peranan
yang
cukup
penting
dalam
rangka membangun
kesempurnaan sistem kemudi kendaraan yang bersangkutan . Hal ini
mengingat bahwa gerakan roda kemudi di pengaruhi oleh poros
roda depan yang padanya melekat ( terletak ) roda-roda depan. Agar
sistem steering ( kemudi ) dapat lebih sempurna, maka poros roda sisi
dalam apabila mobil itu membelok harus mempunyai sudut belok
yang lebih besar daripada
sudut belok roda bagian luar.
depan
I
θ
ri
ro
T
Gambar 1
I
O
Dari Gambar 1 tampak bahwa pasangan roda belakang terpasang
tetap sehingga selalu membentuk radius belok yang sama terhadap titik
pusat O, tetapi untuk roda
depan masing-masing membentuk radius
putar yang berbeda agar dapat bertemu pada satu pusat yaitu titik O. Hal
ini berarti bahwa pada waktu mobil berbelok, sudut belok yang dibentuk
oleh kedua roda depan itu berbeda.
Roda sebelah luar harus melintasi jalan dengan radius dengan radius
yang lebih besar dan sudut belok lebih kecil (I) sedang roda depan
sebelah dalam
membentuk lintasan jalan dengan radius lebih kecil
dengan sudut belok yang lebih besar ( θ ).
12
Jadi θ ! I .
1). Perhitungan Sudut Belok Roda Depan :
Perhatikan Gambar 2 berikut ini :
depan
a
b
I
θ
B
ro
ri
θ
c
O
I
d
T
Gambar 2
X
Dari gambar 2 tampak bahwa :
ab = cd
ac = B (wheel base)
ab = (cO – dO)
cO = X + T
ac
B
tg I = ---- = ------------cO
X+T
1
X+T
---- = -------
tg I
B
1
----- =
tg I
X
T
--- + ---B
B
.....…….. (1)
Selanjutnya perhatikan ' bdO :
bd
tg θ = -----dO
jadi
dimana bd =B dan dO = X
B
1
X
tg T = ---- atau ---- = ---XtgTB
13
...............(2)
Rumus (1) dan (2) tersebut masing – masing adalah rumus untuk
menentukan sudut belok roda depan sisi luar dan dalam.
Sekarang jika persamaan (2) dimasukkan ke persamaan (1)
maka akan diperoleh :
1
1
T
T
1
1
----- = ----- + ---- atau --- = ---- – ---tg Itg TB%tg I
tgT
Tg θ =
Dalam hal ini T = track
B = wheel base
2). Menghitung Jari – jari Belok Maksimum :
Ukuran lain dalam sistim kemudi yang juga biasa dicantumkan
sebagai spesifikasi kendaraan adalah: jari – jari belok maksimum.
Kendaraan yang baik (praktis) adalah kendaraan yang mempunyai
jari – jari belok maksimum yang kecil. Adapun jari – jari belok
maksimum dapat dihitung dengan cara sebagai berikut :
gambar 2).
(lihat
Jari – jari belok yang maksimum pada keadaan di atas
ditunjukan oleh panjang ro ( jari-jari belok roda sisi luar )
Pada ' acO:
B
sin I= -----ro
Jadi jari-jari belok maksimumnya :
B
ro= ------sin I
Contoh soal :
Sebuah mobil diketahui mempunnyai track = 175 cm dan
wheel base =320 cm. jika mobil itu roda depan bagian dalamnya
diputar dengan sudut 20q, maka hitunglah sudut belok roda depan
bagian luar dan juga radius belok maksimumnya agar diperoleh efek
steering yang benar !
14
Penyelesaian : Lihat Gambar 3
depan
a
I
b
θ = 200
ro
320 cm
ri
Gambar 3
θ
c
I
d
175 cm
O
X
B
320
tgT = ----- = -----X
X
320
320
X = ------- = -------- = 879,19
tg T
tg 200
B
320
tg I = ------ = -----------------X+T
879,19 + 175
= 0,3035
I = 16q53’
Jadi diperoleh sudut belok roda depan bagian luar = 16q53’
Jari-jari belok maksimum = ro
B
320
320
ro = ------- = ------- = -------s i nI
sin 16q53 0,2904
Jadi ro = 1101,84 cm
c. Rangkuman 1 :
1). Sudut belok adalah : sudut yang dibentuk oleh sumbu roda depan
kendaraan roda empat pada posisi lurus dengan posisi membelok.
2). Radius belok adalah: radius dari lingkaran belok roda depan diukur
dari perpotongannya terhadap perpanjangan sumbu roda belakang.
15
3). Sudut belok roda bagian dalam ( T ) kendaraan roda empat dapat
ditentukan dengan persamaan :
B
tg T = ---X
4). Sudut belok roda bagian luar (I) dapat ditentukan dengan persamaan
Tg θ =
1
1
T
T
1
----- = ----- + ---- atau --- = ---- –
tg Itg TB%tg I
1
---tgT
5). Radius belok ( ro ) kendaraan roda empat dapat dihitung dengan
menggunakan rumus :
B
ro = -------sin I
d. Tugas 1 :
Sebuah mobil diketahui mempunnyai track = 1,4 m. Jika roda depan
mobil itu dibelokkan ke kanan sehingga sudut belok bagian kanannya
sebesar 30q sedangkan bagian yang kiri membentuk sudut sebesar 220.
Hitunglah wheel base dan
radius belok maksimum mobil itu agar
diperoleh efek steering yang benar !
e. Tes formatif 1 :
Sebuah mobil diketahui mempunyai track 180 cm dan wheel base
340 cm. Jika roda depan mobil itu dibelokkan ke kiri dengan sudut 22q,
maka hitunglah :
1). sudut belok roda depan bagian kanan.
2). radius belok maksimumnya agar efek steering yang benar !
f. Kunci Jawab Tes Formatif 1 :
1). I = 19,11q
2). ro = 1039 mm
16
2. Kegiatan Belajar 2 : Mekanisme Steering Tipe Ackerman
a. Tujuan Kegiatan Belajar 2 :
1). Menjelaskan mekanisme steering tipe Ackerman.
2). Menentukan sudut belok bagian dalam kendaraan dengan steering
tipe Ackerman.
3). Menentukan sudut belok bagian luar kendaraan dengan steering tipe
Ackerman.
b. Uraian Materi 2 : Mekanisme Steering Tipe Ackerman
Mekanisme steering
banyak digunakan oleh industri otomotif
dewasa ini adalah mekanisme steering Tipe Ackerman. Secara skematis
komponen utama yang digunakan pada mekanisme steering type ini
dapat dilihat pada Gambar 4 di bawah ini.
Q
Kanan
P
A
C
D
E
B
Kiri
F
Depan
Gambar 4
Keterangan Gambar :
AB = beam
AE = knuckle roda kanan
ED = tie-rod roda kanan
BF = knuckle roda kiri
DF = tie-rod roda kiri
P
CD = pitman arm
Q = roda kemudi
= gear box
Secara singkat cara kerja mekanisme steering type Ackerman dapat
dijelaskan sebagai berikut :
17
Apabila roda kemudi diputar maka dengan perantaraan gear box
P, pitman arm CD akan bergerak searah dengan putaran roda kemudi,
selanjutnya pitman arm akan mendorong tie-rod sehingga knuckle
bergeser dan menggeser kedua roda kendaraan sehingga roda tersebut
berbelok.
1). Perhitungan Sudut Belok Roda Depan Bagian Dalam :
Kalau diperhatikan mekanisme sistem kemudi type Ackerman
tersebut tampak bahwa knuckle-nya dibuat menyudut sehingga
membentuk bangun trapesium yang terdiri dari titik-titik putar (engsel)
knuckle arm dan titik-titk ujung tie-rod. Hal ini sengaja dibuat agar
pada saat kendaraan membelok dapat terjadi sudut belok yang
berbeda antara roda kiri dan kanan.
Jika sistem kemudi di atas disederhanakan maka akan tampak
seperti Gambar 5 berikut ini :
L1
L2
O
B
DE
R
p
R
A
L3
D
P
L4
C
depan
Gambar 5
Keterangan :
L1 = OA = jarak king pin kanan terhadap pitman arm
L2 = OB = jarak king pin kiri terhadap pitman arm
L3 = panjang tie-rod roda kanan
L4 = panjang tie-rod roda kiri
p = panjang pitman arm
R = panjang knuckle arm
D dan E = sudut knuckle arm
18
Pada keadaan normal ( posisi lurus ) sudut v = sudut E yang dapat
(L1 + L2) – (L3 + L4)
dihitung dengan rumus : cos D cosE= --------------------------2R
Selanjutnya jika kendaraan dibelokkan ke salah satu arah,
misalnya ke kanan maka pitman arm akan bergeser ke kanan
dengan sudut G, dan tie-rod juga tergeser ke kanan dan mendorong
knuckle arm sehingga roda kanan membentuk sudut belok Tdan
roda kiri membentuk sudut I . Pada kejadian ini sudut belok roda
kanan disebut sudut belok bagian dalam yang besarnya dapat
T = Do – D
dihitung dengan rumus :
A
DEo
Do
E
R
TGφ
D’
D
X
X
X
Gambar 6
Besarnya
sudut
belok
bagian
dalam
(T)
tergantung
besarnya sudut knuckle arm ketika posisi belok (Do).
Kalau diperhatikan sudut knuckle ( Do) besarnya ada tiga
kemungkinan tergantung besar kecilnya pemutaran roda kemudi,
yaitu :
a). Do < 900 ( lancip )
b)
Do = 900
c)
Do > 900 ( tumpul )
19
( siku-siku )
a). Kemungkinan I : Do < 900 ( lancip )
c
a
A
N M
L1
O
D
Do
TGp
L3
D’ D
P
X
X
Gambar 7
Dari gambar di atas dapat diketahui bahwa :
X = p sin G
c =a –X
(L1 + L2) – (L3 + L4)
a = --------------------------2
(L1 + L2) – (L3 + L4)
Maka c = --------------------------- – p sin G
2
(L1 + L2) – (L3 + L4) – 2 p sin G
c = ----------------------------------------2
Sekarang perhatikan ' ADM :
AM
a
cos D = ------ = ----AD
R
(L1 + L2) – (L3 + L4)
cos D = --------------------------2R
20
Selanjutnya perhatikan ' AD’N
AN
c
cos Do = ------ = ----AD’
R
cos Do
(L1 + L2) – (L3 + L4) – 2 p sin G
= ----------------------------------------2R
Dari rumus ini di peroleh harga Do, selanjutnya harga
ini disubstitusikan ke rumusT = Do – Dmaka
diperolehlah harga T .
b). Kemungkinan II : D o = 900 ( siku-siku )
a
A
L1
O
D
Do
TGp
L3
D’
D
P
X
X
Gambar 8
Dari gambar di atas dapat diketahui bahwa :
C = a – X karena a = X berarti c = 0
T = Do – D
Karena sudah diketahui bahwa Do = 900 maka langsung bisa
dihitung besarnya sudut T , yaitu : T = 900 – D
21
c). Kemungkinan III : Do ! 90q ( tumpul )
c
a
A
L1
O
D
Do
RG
p
T2 T1
p
L3P’
D
P
D’
X
X
Gambar 9
Dari gambar di atas dapat diketahui bahwa :
X = p sin G
c =X –a
(L1 + L2) – (L3 + L4)
Maka c = p sin G–--------------------------2
c=
2 p sin G – (L1 + L2) + (L3 + L4)
----------------------------------------2
Untuk mempermudah dalam menentukan besar sudu
pada
kejadian ini maka T dibagi menjadi dua bagian, yaitu T1 dan T2
yang masing-masing dapat dihitung dengan persamaan :
a
(L1 + L2) – (L3 + L4)
tg T1 = ------ = -------------------------p
2p
c
2 p sin G (L1 + L2) + (L3 + L4)
tg T2 = ------ = --------------------------------------p
2p
Jika T1dan T2 telah diperoleh berarti T juga terhitung, karena
dari gambar tampak bahwa
22
T = T1 + T2
Dari ketiga kemungkinan harga Do tersebut masing-masing
akan menghasilkan harga T yang berbeda. Selanjutnya untuk
menentukan mana yang benar (memenuhi syarat) masih tergantung
harag sudut belok baguian luarnya (I).
2). Perhitungan Sudut Belok Roda Depan Bagian Luar
Pada pemutaran roda kemudi kekanan sebagai mana yang
terjadi pada peristiwa terdahulu (pada roda kanan) maka pada roda
sebelah kiripun juga akan terjadi efek yang sama, yaitu belok
kekanan. Perbedaannya, untuk roda sebelah kiri perubahan sudut Eo
hanya ada satu kemung kinan yaitu Ec 90q ( selalu lancip ).
Perhatikan Gambar 10 berikut ini:
c
a
O
L2
B
E o
E
GpC’IR
L4
P’ P
C
X
X
Gambar 10
Sudut belok bagian luar ditunjukkan oleh sudut geser knuckle roda
kiri, yaitu sebesar I yang dapat dihitung sebagai berikut :
I = E – E o
c+a
Adapun sudut Eo ditentukan dengan rumus: cosEo = ---------R
Karena c = X ; X = p sin G dan a sudah tahu sebelumnya, maka:
(L 1 + L 2 ) – (L 3 + L 4 ) + 2p sin G
cosE o = ------------------------------------------2R
23
3). Hubungan Sudut Luar (I) dengan Sudut Dalam (T) :
Untuk mendapatkan efek steering yang benar, maka seharusnya
besar sudut belok dalam dengan besar sudut belok luar berbeda,
untuk itu hubungan keduanya perlu dicari.
A
O
D=E
R1 T
G
X
I
180O- E
E
C’
E
B
C
P’
X
P D’
X
D
Gambar 11
Agar perhitungan menjadi mudah maka dianggap pergeseran tie-rod
merupakan satu garis horisontal.
Dari Gambar 11 di atas tampak bahwa :
X = CC’ = DD’ dan AC = BD = R
Pada posisi normal D = E
Lihat ' ACC’ :
R12 = R2 + X2 – 2 R X cos E
R1 = R2 + X2 – 2 R X cos E
Lihat ' BDD’ :
R22 = R2 + X2 – 2 R X cos (180O – E)
karena cos (180O – E) = – cos E
maka :
R22 = R2 + X2 + 2 R X cos E
R2 = R2 +X2 + 2 R X cos E
R2
R1
=
R2 + X2 + 2 R X cos E
2
2
R + X – 2 R X cos E
( perhatikan bentuk pembilang dan penyebutnya )
24
lebih dari 1
karena
R2
---- ! 1
R1
maka
R2 ! R1
Menurut rumus sinus , maka berlaku :
Pada ' ACC ‘ :
X
sin T = ----- sin E
R1
X
R1
----- = -----si n T
sin E
X
R2
pada ' BDD ‘ : --------- = -----------------si n I
sin ( 180 o - E )
Karena sin ( 180o- E ) = sin E
X
maka sin I = ---- sin E
R2
Sekarang jika sin T dan sin I dibandingkan :
si n T
(X/R1 ). sin E
------- = ------------------si n I
(X/R2 ). sin E
R2
Karena ------ ! 1
R1
sin T
R2
-------- = ---sin I
R1
sin T
maka ------sin I
jadi sin T ! sin I
a ta u
! 1
T ! I
Akhirnya dapat disimpulkan bahwa besarnya sudut belok
roda depan bagian dalam lebih besar dari pada sudut belok
roda depan bagian luar. Hal ini berarti bahwa mekanisme
steering type Ackerman
akan dapat menjamin efek steering
yang sempurna ( benar. ).
4). Menghitung putaran roda kemudi
Apabila diketahui pitman arm bergeser dengan sudut G o ,
Maka berarti pitman arm tersebut berputar sebanyak :
Go
= -------- putaran
360o
( satu putaran = 360o )
25
Selanjutnya jika diketahui perbandingan roda gigi = ng : 1
yang berarti : 1 putaran pitman arm = ng putaran roda kemudi
Jadi banyaknya putaran roda kemudi ( nrk ) jika pitman arm
bergeser dengan sudut Go adalah :
Go
= -------- . ng
360o
nrk
putaran
Contoh Soal :
Sebuah mobil menggunakan mekanisme steering type Ackerman
mepunyai ukuran-ukuran : panjang pitman arm : 22 cm, jari-jari
knuckle : 25 cm, panjang beam kanan : 75 cm, panjang beam kiri :
55 cm, panjang tie rod kanan : 71 cm, panjang tie rod kiri : 51 cm,
dan perbandingan gigi pada gear box = 24 : 1 . Jika roda kemudi
mobil tersebut diputar kekanan maka pitman arm tergeser dengan
sudut = 200 . Tentukanlah :
(1). Sudut knuckle pada posisi lurus.
(2). Sudut belok roda bagian kiri.
(3). Sudut belok roda bagian kanan.
(4). Banyaknya pemutaran roda kemudi.
Penyelesaian :
Diketahui: Sebuah mobil dengan mekanisme steering type Ackerman
P = 22 cm ; R = 25 cm ; L1 = 75 cm ; L2 = 55 cm ;
L3 = 71 cm ; L4 = 51 cm; Roda kemudi diputar
kekanan , G = 200 ;
Ditanyakan : (1). D atau E
(2). I
(3). T
(4). nrk.
26
ng : 1 = 24 : 1
Jawab :
(75 + 55) – (71 + 51)
(L1 + L2) – (L3 + L4)
(1). cos D = cos E = -------------------------- = -------------------------2R
2 .25
0
= 0,1600
diperoleh D = E = 80,79
(2). I = E – Eo
( L1 + L2 ) – ( L3 + L4 ) + 2p sin G
cos Eo = ----------------------------------------2R
( 75 + 55 ) – ( 71 + 51 ) + 2.22 sin 200
= ----------------------------------------------2.25
= 0,4610
Eo = 62,55 0
Sehingga diperoleh I = 80,79 – 62,55 0 = 18,24 0
(3). Sudut belok roda kanan: θ = Do – D
ada 3 kemungkinan
besarnya Do
* kemungkinan I : Do 90 0
(L1 + L2) – (L3 + L4) – 2p sin G
cos Do = ---------------------------------------2R
( 75 + 55 ) – ( 71 + 51 ) – 2.22 sin 200
= ----------------------------------------------2.25
= – 0, 1410
tidak mungkin (karena Cosinus
sudut lancip selalu positif)
* kemungkinan II : Do = 90 o
θ = 90 o – 80, 79 o = 9,21 o
( tidak memenuhi syarat, seharusnya θ > I )
* kemungkinan III : Do > 90 o
θ = θ1 + θ2
(L1 + L2) – (L3 – L4)
(75 + 55) – ( 71 + 51)
tg θ1 = ------------------------- = -------------------------2p
2.22
diperoleh θ1 = 10,300
tg θ1 = 0,1818
27
2p sin G – (L1 + L2) + (L3 + L4)
tg θ2 = --------------------------------------2p
2.22 sin 200 – ( 75 + 55 ) + ( 71 + 51 )
= -----------------------------------------------2.22
diperoleh θ2 = 9,10 o
tg θ2 = 0,1602
Jadi θ = 10,30 o + 9,10 o = 19,40 o ( memenuhi, karena θ > I )
(4). nrk
20
Go
= -------- . ng = ------ . 24 = 1,33 putaran
360o
360o
c. Rangkuman 2 :
1). Mekanisme steering type Ackerman adalah mekanisme steering yang
banyak dikembangkan di industri otomotif dewasa ini. Komponen
utama mekanisme ini terdiri atas : Roda kemudi, poros kemudi, gear
box, tie-rod, pitman arm dan knuckle arm.
2). Sudut knuckle mekanisme steering type Ackerman pada posisi lurus
dapat dihitung dengan rumus :
(L1 + L2) – (L3 + L4)
cos D = cos E = --------------------------2R
3). Sudut belok roda bagian dalam ( θ ) pada mekanisme steering type
Ackerman dapat ditentukan dengan rumus :
θ = Do – D
4). Sudut belok roda bagian dalam ( I ) pada mekanisme steering type
Ackerman dapat ditentukan dengan rumus :
I = E – E o
5). Banyaknya putaran roda kemudi (nrk) dihitung dengan rumus :
nrk
Go
= -------- . ng
360o
28
putaran
d. Tugas 2 :
Sebuah mobil menggunakan mekanisme steering type Ackerman
mempunyai ukuran – ukuran : panjang pitman arm : 20 cm, jari-jari
knukle : 24 cm, panjang beam kanan : 64 cm, panjang beam kiri : 44 cm,
panjang tie rod kanan : 59 cm, panjang tie rod kiri : 39 cm dan
perbandingan gigi pada gear box = 36 : 1. Jika roda kemudi mobil itu
diputar ke kiri maka pitman arm tergeser dengan sudut = 15 o .
Tentukanlah : 1). Sudut knuckle pada posisi lurus.
2). Sudut belok roda bagian kanan.
3). Sudut belok roda bagian kiri.
4). Banyaknya pemutaran roda kemudi.
e. Tes formatif 2 :
Sebuah mobil menggunakan mekanisme steering type Ackerman
mempunyai ukuran – ukuran : panjang pitman arm : 19 cm, jari-jari
knukle : 20 cm, panjang beam kanan : 70 cm, panjang beam kiri : 40 cm,
panjang tie rod kanan : 67 cm, panjang tie rod kiri : 37 cm dan
perbandingan gigi pada gear box = 48 : 1. Jika roda kemudi mobil itu
diputar ke kiri maka pitman arm tergeser dengan sudut = 12 o .
Tentukanlah :
1). Sudut knuckle pada posisi lurus.
2). Sudut belok roda bagian kanan.
3). Sudut belok roda bagian kiri.
4). Banyaknya pemutaran roda kemudi.
f. Kunci Jawab Tes Formatif 2 :
1). Sudut knuckle pada posisi lurus :
D = E = 81,37 0
2). Sudut belok roda bagian kanan :
I
3). Sudut belok roda bagian kiri :
θ = 11,84 o
= 11,71
4). Banyaknya pemutaran roda kemudi : nrk = 1,6 putaran
29
BAB III
EVALUASI
A. Pertanyaan
1. Sebuah mobil mempunyai wheel base : 270 cm dan track : 160 cm.
Jika roda depan mobil itu dibelokkan ke kanan dengan sudut 15q, maka
hitunglah :
a. sudut belok roda depan bagian kiri.
b. radius belok maksimumnya agar efek steering- nya benar !
2. Sebuah mobil menggunakan mekanisme steering type Ackerman
mempunyai ukuran – ukuran : panjang beam kanan : 77 cm, panjang beam
kiri : 57 cm, panjang tie rod kanan : 72 cm, panjang tie rod kiri : 52 cm
panjang pitman arm : 20 cm, jari-jari knukle : 24 cm, dan perbandingan
gigi pada gear box = 32 : 1. Jika roda kemudi mobil itu diputar ke kanan
sehingga pitman arm tergeser dengan sudut = 18 o , hitunglah !
a. Sudut knuckle pada posisi lurus.
b. Sudut belok roda bagian kiri.
c. Sudut belok roda bagian kanan agar diperoleh efek steering
yang sempurna.
d. Banyaknya pemutaran roda kemudi.
B. Kunci Jawaban
1.
a. I = 13,02q
b. ro = 1198,46 mm
2.
a. Sudut knuckle pada posisi lurus :
D = E = 77,98 0
b. Sudut belok roda bagian kiri :
I
c. Sudut belok roda bagian kanan :
θ = 17,41 o
= 15,74 o
d. Banyaknya pemutaran roda kemudi : nrk = 1,6 putaran
30
C. Kriteria Kelulusan
Kriteria
Kognitif ( soal nomor 1 dan 2 )
Skor
(1 – 10)
Bobot
1
Ketepatan prosedur
2
Ketepatan formula jawaban
1
Ketepatan waktu
1
31
Keterangan
5
Ketelitian menulis notasi
NILAI AKHIR
Nilai
Syarat lulus
nilai minimal
56
BAB IV
PENUTUP
Demikianlah mudul MGK.OTO 226 – 01 dengan judul Steering Geometri
Kendaraan ini telah selesai disusun dengan dilengkapi beberapa latihan/tugas, tes
formatif maupun evaluasi akhir beserta kunci jawabannya. Dengan bantuan modul
ini diharapkan para mahasiswa dapat memantau sendiri perkembangan
kompetensinya,
apakah
mereka
telah
benar-benar
memiliki
kompetensi
sebagaimana tercermin pada tujuan yang diharapkan pada setiap kegiatan belajar
atau belum.
Bagi para mahasiswa yang telah mencapai syarat kelulusan minimal maka
mereka sudah dapat menghentikan kegiatan belajarnya pada matakuliah ini.
Sebaliknya jika belum dapat memenuhi kelulusan minimal, maka mereka harus
mengulang kembali belajarnya terutama pada bagian materi-materi yang belum
dikuasainya (belum lulus) dan sebaiknya mereka harus lebih sungguh-sungguh
dalam belajar dengan memanfaatkan fasilitas yang ada termasuk bantuan dari
dosen sebagai fasilitator matakuliah ini.
32
DAFTAR PUSTAKA
Arnold & Champion. 1970. Motor Vehicle Calculation and Science. Norwich:
Great Britain by Fletcher and Sons, Ltd.
Cole, D.E.. 1971. Elementary Vehicle Dynamics. Departement of Mechanical
Engineering University of Michigan Ann Arbor, M.I.
Martin. 1977. Science and Calculation for Motor Vehicles Technicions. London :
The English University Press Ltd
Sutantra, Njoman. 2001. Teknologi Otomotif Teori dan Aplikasinya. Surabaya :
Penerbit Guna Widya.
Wong, J.Y. 1978. Theory of Ground Vehicles. New York: John Wiley & Sons.
33
MGK. OTO 226 - 01
Fakultas Teknik UNY
Jurusan Pendidikan Teknik Otomotif
STEERING GEOMETRI KENDARAAN
depan
a
I
b
θ
B
ro
ri
θ
c
T
d
I
O
X
Penyusun :
Martubi, M.Pd., M.T.
Jurusan Pendidikan Teknik Otomotif
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA
2004
KATA PENGANTAR
Modul dengan judul Steering Geometri Kendaraan ini digunakan sebagai
panduan dalam kegiatan kuliah untuk membentuk salah satu kompetensi, yaitu:
“ Memahami dan dapat menggunakan konsep steering geometri
dalam
menghitung sudut belok dan radius belok kendaraan roda empat “. Modul ini
dapat digunakan untuk semua peserta kuliah Mekanika Gerak Kendaraan di
semester IV pada Program Studi Teknik Otomotif Fakultas Teknik Universitas
Negeri Yogyakarta.
Pada modul ini disajikan konsep-konsep dasar tentang steering geometri yang
meliputi: perhitungan sudut belok dan radius belok kendaraan roda empat pada
umumnya
serta
mekanisme
steering
tipe
Ackerman
dan
beberapa
permasalahannya yang dewasa ini banyak digunakan di industri otomotif. Modul
ini terdiri atas dua kegiatan belajar. Kegiatan belajar 1 membahas tentang: Sudut
Belok dan Radius Belok Kendaraan Roda Empat, dan Kegiatan belajar 2
membahas tentang: Mekanisme Steering tipe Ackerman.
Untuk dapat mempelajari modul ini dengan mudah mahasiswa diharapkan
telah mempunyai pengetahuan dasar pendukungnya, terutama tentang Matematika
dan juga Sistem Pengendali Kendaraan yang mestinya telah dipelajari pada
semester sebelumnya.
.
Yogyakarta, Juli 2004
Penyusun
Martubi, M.Pd., M.T.
2
DAFTAR ISI MODUL
Halaman
HALAMAN SAMPUL .................................................................................. 1
KATA PENGANTAR .................................................................................... 2
DAFTAR ISI .................................................................................................. 3
PERISTILAHAN / GLOSSARY ................................................................... 5
I . PENDAHULUAN........................................................................................ 6
A. Deskripsi Judul .......................................................................................... 6
B. Prasyarat .................................................................................................... 6
C. Petunjuk Penggunaan Modul ..................................................................... 7
1. Petunjuk bagi mahasiswa ...................................................................... 7
2. Petunjuk bagi dosen ............ ................................................................. 7
D. Tujuan Akhir ............................................................................................ 8
E. Kompetensi ............................................................................................... 8
F. Cek Kemampuan ........................................................................................ 9
II. PEMBELAJARAN ..................................................................................... 11
A. Rencana Belajar Mahasiswa ..................................................................... 11
B. Kegiatan Belajar ........................................................................................ 11
1. Kegiatan Belajar 1 : Sudut dan Radius Belok Kendaraan ..................... 11
a. Tujuan kegiatan belajar 1 ................................................................ 11
b. Uraian materi 1 .................................................................................. 12
c. Rangkuman 1 .................................................................................... 15
d. Tugas 1 .............................................................................................. 16
e. Tes formatif 1 .................................................................................... 16
f. Kunci jawab tes formatif 1 ... ............................................................ 16
3
Halaman
2. Kegiatan Belajar 2 : Mekanisme Steering Tipe Ackerman .................... 17
a. Tujuan kegiatan belajar 2 ................................................................ 17
b. Uraian materi 2 ................................................................................. 17
c. Rangkuman 2 ................................................................................... 28
d. Tugas 2 ............................................................................................. 29
e. Tes formatif 2 ................................................................................... 29
f. Kunci jawab tes formatif 2 ... .......................................................... 29
III. EVALUASI ............................................................................................. 30
A. Pertanyaan ............................................................................................. 30
B. Kunci Jawaban ....................................................................................... 30
C. Kriteria Kelulusan ................................................................................... 31
IV. PENUTUP ................................................................................................ 32
DAFTAR PUSTAKA .................................................................................... 33
4
PERISTILAHAN / GLOSSARY
Beam : adalah batang/poros tumpu yang menghubungkan roda kiri dengan roda
kanan sebuah mobil.
Gear box: adalah sebuah kotak yang berisi mekanisme perubah dan penerus gerak
potar roda kemudi menjadi gerak geser pitman arm .
Handling : adalah sistem pengendalian kendaraan.
Knuckle arm : adalah sebuah batang/lengan penerus tarikan/dorongan tie rod
menjadi gerak putar roda depan sebuah mobil.
Pitman arm : adalah lengan perubah gerak putar roda kemudi menjadi gerak
belok roda depan mobil.
Steering : adalah sistem pengemudian kendaraan.
Sudut belok: adalah sudut yang dibentuk antara sumbu roda depan mobil pada
posisi belok dengan sumbu roda tersebut pada posisi lurus.
Tie rod : adalah batang penerus gerak putar pitman arm mendorong/ menarik
roda depan mobil sehingga menjadi belok.
Track : adalah jarak antara sumbu ke depan roda mobil sebelah kanan dengan
sumbu ke depan roda mobil sebelah kiri.
Wheel base: adalah jarak antara sumbu roda depan dengan sumbu roda belakang
sebuah mobil pada posisi lurus.
5
BAB I
PENDAHULUAN
A. Deskripsi
Modul MGK.OTO 226 – 01
ini membahas beberapa konsep dasar
Steering geometri (handling) pada kendaraan roda empat (mobil),
yang
merupakan penunjang/pengayaan dari materi pada matakuliah-matakuliah
bidang otomotif lainnya, terutama yaitu matakuliah Sistem Pengendali
Kendaraan. Adapun cakupan materi yang dipelajari dalam modul ini meliputi :
(1) Sudut belok dan radius belok kendaraan, dan (2). Mekanisme steering tipe
Ackerman.
Modul ini terdiri atas dua kegiatan belajar : Kegiatan belajar 1 membahas
tentang: Sudut belok dan radius belok kendaraan,
Kegiatan belajar 2
membahas tentang : Mekanisme steering tipe Ackerman. Pada setiap kegiatan
belajar selalu dilengkapi dengan contoh soal dan pembahasannya beserta
tugas/latihan-latihan dan tes formatif serta evaluasi seperlunya untuk
membantu mahasiswa dalam mencapai kompetensi yang diharapkan.
Setelah selesai mempelajari modul ini secara keseluruhan mahasiswa
diharapkan “ Memahami dan dapat menggunakan konsep steering geometri
dalam menghitung sudut belok dan radius belok kendaraan roda empat “.
B. Prasyarat
Modul ini merupakan modul awal bagi mahasiswa Jurusan Pendidikan
Teknik Otomotif Jenjang S1 maupun D3, yang berisi materi-materi
penunjang/pengayaan dari matakuliah-matakuliah keahlian di bidang otomotif
yang seharusnya dipelajari, terutama adalah Sistem Pengendali.
Dengan
demikian materi-materi dalam matakuliah-matakuliah tersebut yang terkait
dengan isi modul ini akan merupakan materi pendukung yang sangat penting
dalam rangka mencapai kompetensi yang diharapkan dalam modul ini,
meskipun statusnya tidak secara resmi sebagai prasyaratnya.
6
C. Petunjuk Penggunaan Modul
1. Petunjuk bagi Mahasiswa
Agar diperoleh hasil belajar yang maksimal, maka dalam
menggunakan modul ini ada beberapa prosedur yang perlu diperhatikan, dan
dilaksanakan antara lain :
a. Bacalah dan fahami dengan seksama uraian konsep-konsep teoritis yang
disajikan pada modul ini, kemudian fahami pula penerapan konsepkonsep tersebut dalam contoh-contoh soal beserta cara penyelesaiannya.
Bila terpaksa masih ada materi yang
kurang jelas dan belum bisa
difahami dengan baik para mahasiswa dapat menanyakan kepada dosen
yang mengampu kegiatan perkuliahan.
b. Coba kerjakan setiap tugas (soal latihan) secara mandiri, hal ini
dimaksudkan untuk mengetahui seberapa besar pemahaman yang telah
dimiliki setiap mahasiswa terhadap materi-materi yang dibahas pada
setiap kegiatan belajar.
c. Apabila dalam kenyataannya mahasiswa belum menguasai materi pada
level yang diharapkan, coba ulangi lagi membaca dan mengerjakan lagi
latihan-latihannya dan kalau perlu bertanyalah kepada dosen yang
mengampu kegiatan perkuliahan yang bersangkutan. Kalau materi yang
bersangkutan memerlukan pemahaman awal (prasyarat) maka yakinkan
bahwa prasyarat yang dimaksud benar-benar sudah dipenuhi.
2. Petunjuk bagi Dosen
Dalam setiap perkuliahan, dosen mempunyai tugas dan peran untuk :
a. Membantu mahasiswa dalam merencanakan proses belajar.
b. Membimbing mahasiswa melalui tugas-tugas atau latihan-latihan yang
dijelaskan dalam tahab belajar.
c. Membantu mahasiswa dalam memahami konsep baru dan menjawab
pertanyaan mahasiswa apabila diperlukan.
7
d. Membantu mahasiswa untuk mengakses sumber belajar lain yang
diperlukan.
e. Mengorganisir kegiatan belajar kelompok jika diperlukan.
f. Merencanakan seorang ahli/dosen pendamping jika diperlukan.
g. Mengadakan evaluasi terhadap pencapaian kompetensi mahasiswa yang
telah ditentukan.
D. Tujuan Akhir
Setelah mempelajari seluruh materi kegiatan belajar dalam modul ini
mahasiswa diharapkan :
1. Memahami
konsep dan aturan
steering
geometri
dalam
pemecahan masalah handling kendaraan.
2. Dapat menentukan besarnya sudut belok kendaraan roda empat agar
diperoleh efek steering yang sempurna.
3. Dapat menentukan besarnya radius belok kendaraan roda empat agar
diperoleh efek steering yang sempurna.
4. Memahami mekanisme steering tipe Ackerman.
5. Dapat menentukan besarnya sudut belok roda bagian dalam pada
kendaraan roda empat yang menggunakan mekanisme steering tipe
Ackerman.
6. Dapat menentukan besarnya sudut belok roda bagian luar pada kendaraan
roda empat yang menggunakan mekanisme steering tipe Ackerman.
E. Kompetensi
Modul MGK.OTO 226 – 01 ini disusun dalam rangka membentuk
kompetensi “ Memahami dan dapat menggunakan konsep steering geometri
dalam menghitung sudut belok dan radius belok kendaraan roda empat “.
Untuk mencapai kompetensi tersebut, terlebih dahulu harus dapat dicapai subsub kompetensi beserta kriteria unjuk kerjanya melalui lingkup belajar dengan
materi pokok pembelajaran sebagai berikut :
8
Sub
Kompetensi
Memahami
dan dapat
menggunakan konsep
steering
geometri
dalam
menghitung
sudut belok
dan radius
belok
kendaraan
roda empat.
Kriteria
Unjuk Kerja
Lingkup
Belajar
1. Konsep steering geometri
difahami
dengan benar
sesuai teori.
1. Konsep
steering
geometri
kendaraan
roda empat
Materi Pokok Pembelajaran
Sikap
2. Besarnya sudut 2. Sudut belok
kendaraan
belok dihitung
roda empat.
dengan benar
sesuai teori.
3. Besarnya
radius belok
dihitung
dengan benar
sesuai teori.
4. Mekanisme
steering tipe
Ackerman
difahami
dengan benar
sesuai teori.
5. Besar sudut
belok dalam
dan luar pada
mekanisme
steering type
Ackerman
dihitung
dengan benar
sesuai teori.
3. Radius belok
kendaraan
roda empat.
4. Mekanisme
steering tipe
Ackerman.
5. Perhitungan
sudut belok
dalam dan luar
pada
mekanisme
steering tipe
Ackerman.
Kritis, teliti
dan cermat
dalam
menulis
lambang
dan melakukan perhitungan.
Pengetahuan
1. Konsep
steering
geometri
kendaraan
roda empat
Ketrampilan
Menghitung
dengan
prosedur dan
hasil yang
benar
2. Sudut belok
kendaraan
roda empat.
3. Radius belok
kendaraan
roda empat.
4. Mekanisme
steering tipe
Ackerman.
5. Perhitungan
sudut belok
dalam dan
luar pada
mekanisme
steering tipe
Ackerman.
F. Cek Kemampuan
Sebelum mempelajari Modul MGK.OTO 226 – 01 ini, isilah dengan tanda
cek ( ) pertanyaan yang menunjukkan kompetensi yang telah dimiliki oleh
setiap mahasiswa dengan jujur dan dapat dipertanggungjawabkan :
9
Sub
Kompetensi
Jawaban
Pertanyaan
Ya
Tidak
Memahami
1. Saya memahami konsep steering
dan dapat
geometri pada kendaraan roda empat .
menggunakan konsep
2. Saya dapat menghitung besarnya
steering
sudut belok kendaraan roda empat .
geometri
dalam
menghi-tung
3. Saya dapat menghitung besarnya
sudut belok
radius belok kendaraan roda empat .
dan radius
belok
kendaraan
4. Saya memahami Mekanisme steering
roda empat
type Ackerman
Bila Jawaban “Ya“
Kerjakan
Tes Formatif 1
Tes Formatif 1
Tes Formatif 1
Tes Formatif 2
5. Saya dapat menghitung besarnya
sudut belok pada mekanisme steering
type Ackerman.
Tes Formatif 2
6. Saya memahami hubungan sudut belok
dalam dan luar pada mekanisme
steering Ackerman
Tes Formatif 2
Apabila mahasiswa menjawab Tidak maka pelajari modul ini
sesuai materi yang dijawab Tidak tersebut.
10
BAB II
PEMBELAJARAN
A. Rencana Belajar Mahasiswa
Buatlah rencana kegiatan belajar dengan mengisi tabel di bawah ini dan
mintalah bukti kepada dosen setelah kegiatan belajar selesai.
Jenis Kegiatan
Tanggal
Waktu
Tempat
Belajar
Alasan
Perubahan
1. Pengertian sudut belok
dan radius belok
kendaraan roda empat.
2. Sudut belok bagian dalam
kendaraan roda empat..
3. Sudut belok bagian luar
kendaraan roda empat.
4. Radius belok kendaraan
roda empat.
5. Konsep mekanisme
steering tipe Ackerman.
6. Sudut belok bagian dalam
kendaraan dengan
steering tipe Ackerman.
7. Sudut belok bagian luar
kendaraan dengan
steering tipe Ackerman.
B. Kegiatan Belajar.
1. Kegiatan Belajar 1 : Sudut Belok dan Radius Belok Kendaraan
a. Tujuan Kegiatan Belajar 1 :
1). Menjelaskan pengertian sudut belok dan radius belok
kendaraan.
2). Menentukan sudut belok bagian dalam kendaraan roda empat.
3). Menentukan sudut belok bagian luar kendaraan roda empat.
4). Menentukan radius belok kendaraan.
11
Paraf
Dosen
b. Uraian Materi 1 : Sudut Belok dan Radius Belok Roda Depan
Kendaraan Roda Empat.
Salah satu spesifikasi suatu kendaraan roda empat (mobil) adalah
sudut belok roda depan. Sudut belok roda depan mempunyai
peranan
yang
cukup
penting
dalam
rangka membangun
kesempurnaan sistem kemudi kendaraan yang bersangkutan . Hal ini
mengingat bahwa gerakan roda kemudi di pengaruhi oleh poros
roda depan yang padanya melekat ( terletak ) roda-roda depan. Agar
sistem steering ( kemudi ) dapat lebih sempurna, maka poros roda sisi
dalam apabila mobil itu membelok harus mempunyai sudut belok
yang lebih besar daripada
sudut belok roda bagian luar.
depan
I
θ
ri
ro
T
Gambar 1
I
O
Dari Gambar 1 tampak bahwa pasangan roda belakang terpasang
tetap sehingga selalu membentuk radius belok yang sama terhadap titik
pusat O, tetapi untuk roda
depan masing-masing membentuk radius
putar yang berbeda agar dapat bertemu pada satu pusat yaitu titik O. Hal
ini berarti bahwa pada waktu mobil berbelok, sudut belok yang dibentuk
oleh kedua roda depan itu berbeda.
Roda sebelah luar harus melintasi jalan dengan radius dengan radius
yang lebih besar dan sudut belok lebih kecil (I) sedang roda depan
sebelah dalam
membentuk lintasan jalan dengan radius lebih kecil
dengan sudut belok yang lebih besar ( θ ).
12
Jadi θ ! I .
1). Perhitungan Sudut Belok Roda Depan :
Perhatikan Gambar 2 berikut ini :
depan
a
b
I
θ
B
ro
ri
θ
c
O
I
d
T
Gambar 2
X
Dari gambar 2 tampak bahwa :
ab = cd
ac = B (wheel base)
ab = (cO – dO)
cO = X + T
ac
B
tg I = ---- = ------------cO
X+T
1
X+T
---- = -------
tg I
B
1
----- =
tg I
X
T
--- + ---B
B
.....…….. (1)
Selanjutnya perhatikan ' bdO :
bd
tg θ = -----dO
jadi
dimana bd =B dan dO = X
B
1
X
tg T = ---- atau ---- = ---XtgTB
13
...............(2)
Rumus (1) dan (2) tersebut masing – masing adalah rumus untuk
menentukan sudut belok roda depan sisi luar dan dalam.
Sekarang jika persamaan (2) dimasukkan ke persamaan (1)
maka akan diperoleh :
1
1
T
T
1
1
----- = ----- + ---- atau --- = ---- – ---tg Itg TB%tg I
tgT
Tg θ =
Dalam hal ini T = track
B = wheel base
2). Menghitung Jari – jari Belok Maksimum :
Ukuran lain dalam sistim kemudi yang juga biasa dicantumkan
sebagai spesifikasi kendaraan adalah: jari – jari belok maksimum.
Kendaraan yang baik (praktis) adalah kendaraan yang mempunyai
jari – jari belok maksimum yang kecil. Adapun jari – jari belok
maksimum dapat dihitung dengan cara sebagai berikut :
gambar 2).
(lihat
Jari – jari belok yang maksimum pada keadaan di atas
ditunjukan oleh panjang ro ( jari-jari belok roda sisi luar )
Pada ' acO:
B
sin I= -----ro
Jadi jari-jari belok maksimumnya :
B
ro= ------sin I
Contoh soal :
Sebuah mobil diketahui mempunnyai track = 175 cm dan
wheel base =320 cm. jika mobil itu roda depan bagian dalamnya
diputar dengan sudut 20q, maka hitunglah sudut belok roda depan
bagian luar dan juga radius belok maksimumnya agar diperoleh efek
steering yang benar !
14
Penyelesaian : Lihat Gambar 3
depan
a
I
b
θ = 200
ro
320 cm
ri
Gambar 3
θ
c
I
d
175 cm
O
X
B
320
tgT = ----- = -----X
X
320
320
X = ------- = -------- = 879,19
tg T
tg 200
B
320
tg I = ------ = -----------------X+T
879,19 + 175
= 0,3035
I = 16q53’
Jadi diperoleh sudut belok roda depan bagian luar = 16q53’
Jari-jari belok maksimum = ro
B
320
320
ro = ------- = ------- = -------s i nI
sin 16q53 0,2904
Jadi ro = 1101,84 cm
c. Rangkuman 1 :
1). Sudut belok adalah : sudut yang dibentuk oleh sumbu roda depan
kendaraan roda empat pada posisi lurus dengan posisi membelok.
2). Radius belok adalah: radius dari lingkaran belok roda depan diukur
dari perpotongannya terhadap perpanjangan sumbu roda belakang.
15
3). Sudut belok roda bagian dalam ( T ) kendaraan roda empat dapat
ditentukan dengan persamaan :
B
tg T = ---X
4). Sudut belok roda bagian luar (I) dapat ditentukan dengan persamaan
Tg θ =
1
1
T
T
1
----- = ----- + ---- atau --- = ---- –
tg Itg TB%tg I
1
---tgT
5). Radius belok ( ro ) kendaraan roda empat dapat dihitung dengan
menggunakan rumus :
B
ro = -------sin I
d. Tugas 1 :
Sebuah mobil diketahui mempunnyai track = 1,4 m. Jika roda depan
mobil itu dibelokkan ke kanan sehingga sudut belok bagian kanannya
sebesar 30q sedangkan bagian yang kiri membentuk sudut sebesar 220.
Hitunglah wheel base dan
radius belok maksimum mobil itu agar
diperoleh efek steering yang benar !
e. Tes formatif 1 :
Sebuah mobil diketahui mempunyai track 180 cm dan wheel base
340 cm. Jika roda depan mobil itu dibelokkan ke kiri dengan sudut 22q,
maka hitunglah :
1). sudut belok roda depan bagian kanan.
2). radius belok maksimumnya agar efek steering yang benar !
f. Kunci Jawab Tes Formatif 1 :
1). I = 19,11q
2). ro = 1039 mm
16
2. Kegiatan Belajar 2 : Mekanisme Steering Tipe Ackerman
a. Tujuan Kegiatan Belajar 2 :
1). Menjelaskan mekanisme steering tipe Ackerman.
2). Menentukan sudut belok bagian dalam kendaraan dengan steering
tipe Ackerman.
3). Menentukan sudut belok bagian luar kendaraan dengan steering tipe
Ackerman.
b. Uraian Materi 2 : Mekanisme Steering Tipe Ackerman
Mekanisme steering
banyak digunakan oleh industri otomotif
dewasa ini adalah mekanisme steering Tipe Ackerman. Secara skematis
komponen utama yang digunakan pada mekanisme steering type ini
dapat dilihat pada Gambar 4 di bawah ini.
Q
Kanan
P
A
C
D
E
B
Kiri
F
Depan
Gambar 4
Keterangan Gambar :
AB = beam
AE = knuckle roda kanan
ED = tie-rod roda kanan
BF = knuckle roda kiri
DF = tie-rod roda kiri
P
CD = pitman arm
Q = roda kemudi
= gear box
Secara singkat cara kerja mekanisme steering type Ackerman dapat
dijelaskan sebagai berikut :
17
Apabila roda kemudi diputar maka dengan perantaraan gear box
P, pitman arm CD akan bergerak searah dengan putaran roda kemudi,
selanjutnya pitman arm akan mendorong tie-rod sehingga knuckle
bergeser dan menggeser kedua roda kendaraan sehingga roda tersebut
berbelok.
1). Perhitungan Sudut Belok Roda Depan Bagian Dalam :
Kalau diperhatikan mekanisme sistem kemudi type Ackerman
tersebut tampak bahwa knuckle-nya dibuat menyudut sehingga
membentuk bangun trapesium yang terdiri dari titik-titik putar (engsel)
knuckle arm dan titik-titk ujung tie-rod. Hal ini sengaja dibuat agar
pada saat kendaraan membelok dapat terjadi sudut belok yang
berbeda antara roda kiri dan kanan.
Jika sistem kemudi di atas disederhanakan maka akan tampak
seperti Gambar 5 berikut ini :
L1
L2
O
B
DE
R
p
R
A
L3
D
P
L4
C
depan
Gambar 5
Keterangan :
L1 = OA = jarak king pin kanan terhadap pitman arm
L2 = OB = jarak king pin kiri terhadap pitman arm
L3 = panjang tie-rod roda kanan
L4 = panjang tie-rod roda kiri
p = panjang pitman arm
R = panjang knuckle arm
D dan E = sudut knuckle arm
18
Pada keadaan normal ( posisi lurus ) sudut v = sudut E yang dapat
(L1 + L2) – (L3 + L4)
dihitung dengan rumus : cos D cosE= --------------------------2R
Selanjutnya jika kendaraan dibelokkan ke salah satu arah,
misalnya ke kanan maka pitman arm akan bergeser ke kanan
dengan sudut G, dan tie-rod juga tergeser ke kanan dan mendorong
knuckle arm sehingga roda kanan membentuk sudut belok Tdan
roda kiri membentuk sudut I . Pada kejadian ini sudut belok roda
kanan disebut sudut belok bagian dalam yang besarnya dapat
T = Do – D
dihitung dengan rumus :
A
DEo
Do
E
R
TGφ
D’
D
X
X
X
Gambar 6
Besarnya
sudut
belok
bagian
dalam
(T)
tergantung
besarnya sudut knuckle arm ketika posisi belok (Do).
Kalau diperhatikan sudut knuckle ( Do) besarnya ada tiga
kemungkinan tergantung besar kecilnya pemutaran roda kemudi,
yaitu :
a). Do < 900 ( lancip )
b)
Do = 900
c)
Do > 900 ( tumpul )
19
( siku-siku )
a). Kemungkinan I : Do < 900 ( lancip )
c
a
A
N M
L1
O
D
Do
TGp
L3
D’ D
P
X
X
Gambar 7
Dari gambar di atas dapat diketahui bahwa :
X = p sin G
c =a –X
(L1 + L2) – (L3 + L4)
a = --------------------------2
(L1 + L2) – (L3 + L4)
Maka c = --------------------------- – p sin G
2
(L1 + L2) – (L3 + L4) – 2 p sin G
c = ----------------------------------------2
Sekarang perhatikan ' ADM :
AM
a
cos D = ------ = ----AD
R
(L1 + L2) – (L3 + L4)
cos D = --------------------------2R
20
Selanjutnya perhatikan ' AD’N
AN
c
cos Do = ------ = ----AD’
R
cos Do
(L1 + L2) – (L3 + L4) – 2 p sin G
= ----------------------------------------2R
Dari rumus ini di peroleh harga Do, selanjutnya harga
ini disubstitusikan ke rumusT = Do – Dmaka
diperolehlah harga T .
b). Kemungkinan II : D o = 900 ( siku-siku )
a
A
L1
O
D
Do
TGp
L3
D’
D
P
X
X
Gambar 8
Dari gambar di atas dapat diketahui bahwa :
C = a – X karena a = X berarti c = 0
T = Do – D
Karena sudah diketahui bahwa Do = 900 maka langsung bisa
dihitung besarnya sudut T , yaitu : T = 900 – D
21
c). Kemungkinan III : Do ! 90q ( tumpul )
c
a
A
L1
O
D
Do
RG
p
T2 T1
p
L3P’
D
P
D’
X
X
Gambar 9
Dari gambar di atas dapat diketahui bahwa :
X = p sin G
c =X –a
(L1 + L2) – (L3 + L4)
Maka c = p sin G–--------------------------2
c=
2 p sin G – (L1 + L2) + (L3 + L4)
----------------------------------------2
Untuk mempermudah dalam menentukan besar sudu
pada
kejadian ini maka T dibagi menjadi dua bagian, yaitu T1 dan T2
yang masing-masing dapat dihitung dengan persamaan :
a
(L1 + L2) – (L3 + L4)
tg T1 = ------ = -------------------------p
2p
c
2 p sin G (L1 + L2) + (L3 + L4)
tg T2 = ------ = --------------------------------------p
2p
Jika T1dan T2 telah diperoleh berarti T juga terhitung, karena
dari gambar tampak bahwa
22
T = T1 + T2
Dari ketiga kemungkinan harga Do tersebut masing-masing
akan menghasilkan harga T yang berbeda. Selanjutnya untuk
menentukan mana yang benar (memenuhi syarat) masih tergantung
harag sudut belok baguian luarnya (I).
2). Perhitungan Sudut Belok Roda Depan Bagian Luar
Pada pemutaran roda kemudi kekanan sebagai mana yang
terjadi pada peristiwa terdahulu (pada roda kanan) maka pada roda
sebelah kiripun juga akan terjadi efek yang sama, yaitu belok
kekanan. Perbedaannya, untuk roda sebelah kiri perubahan sudut Eo
hanya ada satu kemung kinan yaitu Ec 90q ( selalu lancip ).
Perhatikan Gambar 10 berikut ini:
c
a
O
L2
B
E o
E
GpC’IR
L4
P’ P
C
X
X
Gambar 10
Sudut belok bagian luar ditunjukkan oleh sudut geser knuckle roda
kiri, yaitu sebesar I yang dapat dihitung sebagai berikut :
I = E – E o
c+a
Adapun sudut Eo ditentukan dengan rumus: cosEo = ---------R
Karena c = X ; X = p sin G dan a sudah tahu sebelumnya, maka:
(L 1 + L 2 ) – (L 3 + L 4 ) + 2p sin G
cosE o = ------------------------------------------2R
23
3). Hubungan Sudut Luar (I) dengan Sudut Dalam (T) :
Untuk mendapatkan efek steering yang benar, maka seharusnya
besar sudut belok dalam dengan besar sudut belok luar berbeda,
untuk itu hubungan keduanya perlu dicari.
A
O
D=E
R1 T
G
X
I
180O- E
E
C’
E
B
C
P’
X
P D’
X
D
Gambar 11
Agar perhitungan menjadi mudah maka dianggap pergeseran tie-rod
merupakan satu garis horisontal.
Dari Gambar 11 di atas tampak bahwa :
X = CC’ = DD’ dan AC = BD = R
Pada posisi normal D = E
Lihat ' ACC’ :
R12 = R2 + X2 – 2 R X cos E
R1 = R2 + X2 – 2 R X cos E
Lihat ' BDD’ :
R22 = R2 + X2 – 2 R X cos (180O – E)
karena cos (180O – E) = – cos E
maka :
R22 = R2 + X2 + 2 R X cos E
R2 = R2 +X2 + 2 R X cos E
R2
R1
=
R2 + X2 + 2 R X cos E
2
2
R + X – 2 R X cos E
( perhatikan bentuk pembilang dan penyebutnya )
24
lebih dari 1
karena
R2
---- ! 1
R1
maka
R2 ! R1
Menurut rumus sinus , maka berlaku :
Pada ' ACC ‘ :
X
sin T = ----- sin E
R1
X
R1
----- = -----si n T
sin E
X
R2
pada ' BDD ‘ : --------- = -----------------si n I
sin ( 180 o - E )
Karena sin ( 180o- E ) = sin E
X
maka sin I = ---- sin E
R2
Sekarang jika sin T dan sin I dibandingkan :
si n T
(X/R1 ). sin E
------- = ------------------si n I
(X/R2 ). sin E
R2
Karena ------ ! 1
R1
sin T
R2
-------- = ---sin I
R1
sin T
maka ------sin I
jadi sin T ! sin I
a ta u
! 1
T ! I
Akhirnya dapat disimpulkan bahwa besarnya sudut belok
roda depan bagian dalam lebih besar dari pada sudut belok
roda depan bagian luar. Hal ini berarti bahwa mekanisme
steering type Ackerman
akan dapat menjamin efek steering
yang sempurna ( benar. ).
4). Menghitung putaran roda kemudi
Apabila diketahui pitman arm bergeser dengan sudut G o ,
Maka berarti pitman arm tersebut berputar sebanyak :
Go
= -------- putaran
360o
( satu putaran = 360o )
25
Selanjutnya jika diketahui perbandingan roda gigi = ng : 1
yang berarti : 1 putaran pitman arm = ng putaran roda kemudi
Jadi banyaknya putaran roda kemudi ( nrk ) jika pitman arm
bergeser dengan sudut Go adalah :
Go
= -------- . ng
360o
nrk
putaran
Contoh Soal :
Sebuah mobil menggunakan mekanisme steering type Ackerman
mepunyai ukuran-ukuran : panjang pitman arm : 22 cm, jari-jari
knuckle : 25 cm, panjang beam kanan : 75 cm, panjang beam kiri :
55 cm, panjang tie rod kanan : 71 cm, panjang tie rod kiri : 51 cm,
dan perbandingan gigi pada gear box = 24 : 1 . Jika roda kemudi
mobil tersebut diputar kekanan maka pitman arm tergeser dengan
sudut = 200 . Tentukanlah :
(1). Sudut knuckle pada posisi lurus.
(2). Sudut belok roda bagian kiri.
(3). Sudut belok roda bagian kanan.
(4). Banyaknya pemutaran roda kemudi.
Penyelesaian :
Diketahui: Sebuah mobil dengan mekanisme steering type Ackerman
P = 22 cm ; R = 25 cm ; L1 = 75 cm ; L2 = 55 cm ;
L3 = 71 cm ; L4 = 51 cm; Roda kemudi diputar
kekanan , G = 200 ;
Ditanyakan : (1). D atau E
(2). I
(3). T
(4). nrk.
26
ng : 1 = 24 : 1
Jawab :
(75 + 55) – (71 + 51)
(L1 + L2) – (L3 + L4)
(1). cos D = cos E = -------------------------- = -------------------------2R
2 .25
0
= 0,1600
diperoleh D = E = 80,79
(2). I = E – Eo
( L1 + L2 ) – ( L3 + L4 ) + 2p sin G
cos Eo = ----------------------------------------2R
( 75 + 55 ) – ( 71 + 51 ) + 2.22 sin 200
= ----------------------------------------------2.25
= 0,4610
Eo = 62,55 0
Sehingga diperoleh I = 80,79 – 62,55 0 = 18,24 0
(3). Sudut belok roda kanan: θ = Do – D
ada 3 kemungkinan
besarnya Do
* kemungkinan I : Do 90 0
(L1 + L2) – (L3 + L4) – 2p sin G
cos Do = ---------------------------------------2R
( 75 + 55 ) – ( 71 + 51 ) – 2.22 sin 200
= ----------------------------------------------2.25
= – 0, 1410
tidak mungkin (karena Cosinus
sudut lancip selalu positif)
* kemungkinan II : Do = 90 o
θ = 90 o – 80, 79 o = 9,21 o
( tidak memenuhi syarat, seharusnya θ > I )
* kemungkinan III : Do > 90 o
θ = θ1 + θ2
(L1 + L2) – (L3 – L4)
(75 + 55) – ( 71 + 51)
tg θ1 = ------------------------- = -------------------------2p
2.22
diperoleh θ1 = 10,300
tg θ1 = 0,1818
27
2p sin G – (L1 + L2) + (L3 + L4)
tg θ2 = --------------------------------------2p
2.22 sin 200 – ( 75 + 55 ) + ( 71 + 51 )
= -----------------------------------------------2.22
diperoleh θ2 = 9,10 o
tg θ2 = 0,1602
Jadi θ = 10,30 o + 9,10 o = 19,40 o ( memenuhi, karena θ > I )
(4). nrk
20
Go
= -------- . ng = ------ . 24 = 1,33 putaran
360o
360o
c. Rangkuman 2 :
1). Mekanisme steering type Ackerman adalah mekanisme steering yang
banyak dikembangkan di industri otomotif dewasa ini. Komponen
utama mekanisme ini terdiri atas : Roda kemudi, poros kemudi, gear
box, tie-rod, pitman arm dan knuckle arm.
2). Sudut knuckle mekanisme steering type Ackerman pada posisi lurus
dapat dihitung dengan rumus :
(L1 + L2) – (L3 + L4)
cos D = cos E = --------------------------2R
3). Sudut belok roda bagian dalam ( θ ) pada mekanisme steering type
Ackerman dapat ditentukan dengan rumus :
θ = Do – D
4). Sudut belok roda bagian dalam ( I ) pada mekanisme steering type
Ackerman dapat ditentukan dengan rumus :
I = E – E o
5). Banyaknya putaran roda kemudi (nrk) dihitung dengan rumus :
nrk
Go
= -------- . ng
360o
28
putaran
d. Tugas 2 :
Sebuah mobil menggunakan mekanisme steering type Ackerman
mempunyai ukuran – ukuran : panjang pitman arm : 20 cm, jari-jari
knukle : 24 cm, panjang beam kanan : 64 cm, panjang beam kiri : 44 cm,
panjang tie rod kanan : 59 cm, panjang tie rod kiri : 39 cm dan
perbandingan gigi pada gear box = 36 : 1. Jika roda kemudi mobil itu
diputar ke kiri maka pitman arm tergeser dengan sudut = 15 o .
Tentukanlah : 1). Sudut knuckle pada posisi lurus.
2). Sudut belok roda bagian kanan.
3). Sudut belok roda bagian kiri.
4). Banyaknya pemutaran roda kemudi.
e. Tes formatif 2 :
Sebuah mobil menggunakan mekanisme steering type Ackerman
mempunyai ukuran – ukuran : panjang pitman arm : 19 cm, jari-jari
knukle : 20 cm, panjang beam kanan : 70 cm, panjang beam kiri : 40 cm,
panjang tie rod kanan : 67 cm, panjang tie rod kiri : 37 cm dan
perbandingan gigi pada gear box = 48 : 1. Jika roda kemudi mobil itu
diputar ke kiri maka pitman arm tergeser dengan sudut = 12 o .
Tentukanlah :
1). Sudut knuckle pada posisi lurus.
2). Sudut belok roda bagian kanan.
3). Sudut belok roda bagian kiri.
4). Banyaknya pemutaran roda kemudi.
f. Kunci Jawab Tes Formatif 2 :
1). Sudut knuckle pada posisi lurus :
D = E = 81,37 0
2). Sudut belok roda bagian kanan :
I
3). Sudut belok roda bagian kiri :
θ = 11,84 o
= 11,71
4). Banyaknya pemutaran roda kemudi : nrk = 1,6 putaran
29
BAB III
EVALUASI
A. Pertanyaan
1. Sebuah mobil mempunyai wheel base : 270 cm dan track : 160 cm.
Jika roda depan mobil itu dibelokkan ke kanan dengan sudut 15q, maka
hitunglah :
a. sudut belok roda depan bagian kiri.
b. radius belok maksimumnya agar efek steering- nya benar !
2. Sebuah mobil menggunakan mekanisme steering type Ackerman
mempunyai ukuran – ukuran : panjang beam kanan : 77 cm, panjang beam
kiri : 57 cm, panjang tie rod kanan : 72 cm, panjang tie rod kiri : 52 cm
panjang pitman arm : 20 cm, jari-jari knukle : 24 cm, dan perbandingan
gigi pada gear box = 32 : 1. Jika roda kemudi mobil itu diputar ke kanan
sehingga pitman arm tergeser dengan sudut = 18 o , hitunglah !
a. Sudut knuckle pada posisi lurus.
b. Sudut belok roda bagian kiri.
c. Sudut belok roda bagian kanan agar diperoleh efek steering
yang sempurna.
d. Banyaknya pemutaran roda kemudi.
B. Kunci Jawaban
1.
a. I = 13,02q
b. ro = 1198,46 mm
2.
a. Sudut knuckle pada posisi lurus :
D = E = 77,98 0
b. Sudut belok roda bagian kiri :
I
c. Sudut belok roda bagian kanan :
θ = 17,41 o
= 15,74 o
d. Banyaknya pemutaran roda kemudi : nrk = 1,6 putaran
30
C. Kriteria Kelulusan
Kriteria
Kognitif ( soal nomor 1 dan 2 )
Skor
(1 – 10)
Bobot
1
Ketepatan prosedur
2
Ketepatan formula jawaban
1
Ketepatan waktu
1
31
Keterangan
5
Ketelitian menulis notasi
NILAI AKHIR
Nilai
Syarat lulus
nilai minimal
56
BAB IV
PENUTUP
Demikianlah mudul MGK.OTO 226 – 01 dengan judul Steering Geometri
Kendaraan ini telah selesai disusun dengan dilengkapi beberapa latihan/tugas, tes
formatif maupun evaluasi akhir beserta kunci jawabannya. Dengan bantuan modul
ini diharapkan para mahasiswa dapat memantau sendiri perkembangan
kompetensinya,
apakah
mereka
telah
benar-benar
memiliki
kompetensi
sebagaimana tercermin pada tujuan yang diharapkan pada setiap kegiatan belajar
atau belum.
Bagi para mahasiswa yang telah mencapai syarat kelulusan minimal maka
mereka sudah dapat menghentikan kegiatan belajarnya pada matakuliah ini.
Sebaliknya jika belum dapat memenuhi kelulusan minimal, maka mereka harus
mengulang kembali belajarnya terutama pada bagian materi-materi yang belum
dikuasainya (belum lulus) dan sebaiknya mereka harus lebih sungguh-sungguh
dalam belajar dengan memanfaatkan fasilitas yang ada termasuk bantuan dari
dosen sebagai fasilitator matakuliah ini.
32
DAFTAR PUSTAKA
Arnold & Champion. 1970. Motor Vehicle Calculation and Science. Norwich:
Great Britain by Fletcher and Sons, Ltd.
Cole, D.E.. 1971. Elementary Vehicle Dynamics. Departement of Mechanical
Engineering University of Michigan Ann Arbor, M.I.
Martin. 1977. Science and Calculation for Motor Vehicles Technicions. London :
The English University Press Ltd
Sutantra, Njoman. 2001. Teknologi Otomotif Teori dan Aplikasinya. Surabaya :
Penerbit Guna Widya.
Wong, J.Y. 1978. Theory of Ground Vehicles. New York: John Wiley & Sons.
33