Desain Model Dan Analisis Respon Statis Dinamis Pada Velg Palang In Wheel Motor (Iwm) 2 Kilowatt Ring 17 Untuk Skuter Listrik Menggunakan Metode Elemen Hingga

Wibisono, Muhammad Irfan (2022) Desain Model Dan Analisis Respon Statis Dinamis Pada Velg Palang In Wheel Motor (Iwm) 2 Kilowatt Ring 17 Untuk Skuter Listrik Menggunakan Metode Elemen Hingga. Undergraduate thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 02111740000189-Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 1 April 2024. Download (18MB) | Request a copy

Abstract

Kendaraan sepeda motor listrik merupakan salah satu contoh moda transportasi yang tercipta atas kemajuan teknologi. Pada rangkaian electric scooter, terdapat beberapa komponen utama yang perlu diperhatikan dalam merangkai kendaraan listrik tersebut. Salah satunya velg, velg merupakan salah satu komponen penting dalam kendaraan electric scooter yang berfungsi sebagai tempat menempelnya ban dan penopang dari beban yang bekerja pada kendaraan tersebut. Khususnya pada electric scooter, penggerak kendaraan menggunakan penggerak dengan jenis IWM (In- Wheel Motor) yang terkopel dengan velg. Maka dengan itu diperlukan desain velg yang baik agar dapat menahan beban kendaraan beserta muatan yang dibawa, juga dapat menahan beban dari IWM itu sendiri dan beban dinamis berupa putaran unbalance dan eksitasi jalan.

Pada penelitian akhir ini dilakukan sebuah studi berupa design, simulasi dan pemilihan material untuk komponen velg. Pemilihan material didasari dari kemudahan material untuk ditemukan dan harga yang relatif terjangkau. Proses desain dipilih berdasarkan penelitian terdahulu dan kemudian dilakukan simulasi terhadap pembebanan statis dan dinamis menggunakan metode finite element dengan bantuan software ANSYS R2 2020. Pada pemebebanan statis dilakukan static structural analysis dengan asumsi beban maksimal diterima oleh velg dari beban skuter dan dua penumpang. Selanjutnya pada pembebanan dinamis dilakukan analisa modal untuk menentukan frekuensi natural velg dari In Wheel Motor yang akan dilanjutkan dengan analisa respon harmonik. Input respon harmonik berupa variasi massa unbalans sebesar 0,02 kg, 0,03 kg dan 0,04 kg serta input akibat base excitation dari kontur jalan untuk melihat respon getaran berupa defleksi terhadap frekuensi serta stress yang diterima. Analisa kedua input tersebut dilakukan pada tiga mode kecepetan kendaraan yaitu mode eco (40 km/jam), normal (60 km/jam) dan sport (80 km/jam).

Dari hasil simulasi didapatkan nilai deformasi sebesar 0,02 mm pada velg Alumunium Alloy 6061 dan 0,007 mm pada velg SAPH 440 Steel ketika diberikan pembebanan statis. Sedangkan nilai tegangan ekivalen maksimal yang didapatkan sama yaitu 21,842 MPa. Pada simulasi modal analysis, didapat tiga mode shape dari masing- masing material velg, dengan frekuensi natural terendah sebesar 191,4 Hz untuk velg Al-6061 dan 144,453 Hz pada velg SAPH 440 Steel. Pada uji pembebanan dinamis, ketika velg melaju di kondisi jalan dengan standar International Roughness Index (IRI) tipe 6 pada tiga mode kecepatan yang berbeda yaitu eco (8,23 Hz), Normal (12,3 Hz) dan Sport (16,45 Hz), nilai tegangan ekivalen yang didapatkan secara berturut turut adalah sebesar 36,13 Mpa, 36,02 Mpa dan 36,08 Mpa untuk jenis material Al-6061 dan 47,74 Mpa, 47,61 Mpa dan 47,70 Mpa untuk SAPH 440 Steel. Untuk uji pembebanan dinamis yang berikutnya dengan pemberian variasi massa unbalans pada velg berdasarkan standar ISO 1940-1 ketika roda berputar pada tiga mode kecepatan yang berbeda, didapatkan nilai tegangan ekivalen maksimal pada mode sport dan massa unbalance sebesar 0,04 kg adalah 5,33 MPa untuk jenis material Al-6061 dan 5,55 Mpa untuk SAPH 440 Steel. Dari berbagai pengujian tersebut, didapat nilai safety factor (SF) lebih besar dari satu, sehingga dapat dikategorikan desain sudah aman ketika melalui pembebanan statis dan dinamis.

=========================================================================================================

Electric motorcycles are one of the results of our technological advances nowadays. In a series of electric scooters, there are several main components that need to be considered in assembling the electric vehicle. One of them is wheels, wheels are an important part of electric scooter vehicles that has a function as a place for tires to attach and a support for the load that works on the vehicle. In general, the rear rims components on the market today, especially on two-wheeled vehicles, are connected to an axle that is directly connected to the engine. However, for the type of two-wheeled vehicle driven by a BLDC (Brushless Direct Current) motor, commonly referred to as an electric scooter, the rim's design will be slightly different from conventional rims. The electric scooter uses an IWM (In-Wheel Motor) drivetrain system.

In this final project, the project focuses on designing, simulating and material selection for wheel components. The ouput also to chose the right materials that are easy to find and relatively has an affordable prices. The design process was selected based on previous research and then carried out a simulation of static and dynamic load using ANSYS R2 2020 software. In static load, a static structural analysis was carried out with the assumption that the maximum load was received by the wheels from the scooter and two ferries. Furthermore, Then in the dynamic response test, a modal analysis was carried out first to get the natural frequency of the wheels. Then two types of loading were given, namely loading due to the excitation force in the form of an unbalance mass variation of 0 0.02 kg, 0.03 kg, and 0.04 kg and the second loading is the result of road contours which will represent the response of the rims when in contact with the road. The results of the two response analyzes will be seen in three vehicle speed modes, namely eco mode (40km/hour), normal (60 km/hour), and sport (80 km/hour).

The simulation results obtained deformation values of 0.02 mm on 6061 aluminum alloy wheels and 0.007 mm on SAPH 440 Steel wheels when given static loading. While the maximum equivalent stress value obtained is the same with 21,842 MPa. In the modal analysis simulation, four modes of shape were obtained from each wheel material, with the lowest natural frequency is 191.4 Hz for Al-6061 wheels and 144,453 Hz for SAPH 440 Steel. In the dynamic loading test, when the wheels are driving in road conditions with the International Roughness Index (IRI) type 6 standard at three different speed modes, which are eco (8.23 Hz), Normal (12.3 Hz) and Sport (16.45 Hz), the equivalent stress values obtained are 36.13 Mpa, 36.02 Mpa and 36.08 Mpa for the Al-6061 and 47.74 Mpa, 47.61 Mpa and 47.70 Mpa for SAPH 440 Steel. For the next dynamic loading test by using several variations of the unbalance mass on the rims based on the ISO 1940-1 standard when the wheel rotates at three different speed modes, the maximum equivalent stress value in sport mode with unbalance mass of 0.04 kg is 5.33 MPa material Al-6061 and 5.55 Mpa for SAPH 440 Steel. From these various tests, the safety factor (SF) value is greater than one, so it can be categorized as a safe design when going through static and dynamic loading.

Item Type:	Thesis (Undergraduate)
Uncontrolled Keywords:	Velg, Beban Statis, Beban Dinamis, Analisa Modal, Harmonic Response, Base Excitation, Unbalance Mass, Racing Rims, In Wheel hub, Static Load, Dynamic Load, Modal Analysis, Harmonic Response, Base Excitation, Unbalance Mass
Subjects:	H Social Sciences > HE Transportation and Communications H Social Sciences > HE Transportation and Communications > HE5736 Bicycle transportation T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Mechanical Engineering > 21201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Muhammad Irfan Wibisono
Date Deposited:	15 Feb 2022 02:08
Last Modified:	15 Feb 2022 02:08
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/94053

Actions (login required)

View Item