Upload
chariz-r76
View
182
Download
8
Embed Size (px)
Citation preview
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.