Desain Dan Analisa Pembebanan Statik Terhadap Kekuatan Pelek Modifikasi Tipe Cast Wheel Pada Sepeda Motor Menggunakan Software Solidworks
Muslimin 1) , Yuspian Gunawan 2) , Budiman Sudia 3)
1 Mahasiswa Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Unuversitas Halu Oleo
2,3 Staf Pengajar Program Studi Teknik Mesin Fakultas Teknik Unuversitas Halu Oleo Jl. H.E.A Mokodompit Kampus Baru Tridharma Anduonohu, Kendari
Email Penulis:  muslimin.mech015@yahoo.co.id Article Info Abstrak Available online December 29 Dalam dunia otomotif telah banyak kecelakaan yang disebabkan oleh pelek yang terdeformasi  plastis.  Tujuan  penelitian  ini  adalah  untuk  melakukan  desain  dan analisa  pembebanan  statik  terhadap  kekuatan  pelek  modifikasi  tipe cast  wheel pada  sepeda  motor.  Metode  analisa  yang  digunakan  untuk  menganalisa  yaitu dengan  menggunakan software  Solidworks ,  analisa  simulasi  pembebanan  statik yang akan dilakukan dengan 3 variasi model pelek dan 3 variasi jumlah spoke (8, 6, dan 4 spoke ) pada kecepatan 70 km/jam. Analisa simulasi diperoleh semua model pelek modifikasi tipe cast wheel yang dianalisa memperoleh nilai faktor keamanan yang termasuk  dalam kategori aman  untuk  digunakan. Pelek modifikasi tipe cast wheel model  A  dengan  jumlah spoke 8  memperoleh  nilai  tegangan  maksimum terbesar  yaitu  sebesar  1,372,E+09  N/mm 2 ,  sedangkan  untuk  nilai  tegangan maksimum  terkecil  diperoleh  pada  pelek  model  C  dengan  jumlah spoke 4  yaitu sebesar 7,863,E+08 N/mm 2 .
Kata kunci: Pembebanan statik, pelek modifikasi, cast wheel , software solidworks

## Abstract
In  the  automotive  world  there  have  been  many  accidents  caused  by  plastic deformed rims. The purpose of this study was to design and analyze static loading on the modified rim strength of the cast wheel type on a motorcycle. The analytical method used to analyze is by using Solidworks software, analysis of static loading simulation to be carried out with 3 variations of the rim model and 3 variations in the number of spoke (8, 6, and 4 spoke) at a speed of 70 km/hr. From the results of the simulation analysis, all modification of the cast wheel rim type  was analyzed, obtained  the  value  of  the  safety  factor  included  in  the  safe  to  use  category. Modified  rim  type  cast  wheel  model  A  with  the  number of  spoke  8  obtained  the largest maximum voltage value that is equal to 1,372,E+09 N/mm 2 , while for the smallest  maximum  voltage  value  obtained  on  rim  model  C  with  the  number  of spoke 4 which is 7,863,E+08 N/mm 2 .
Keywords: Static Loading, rim modification, cast wheel, solidworks software
ENTHALPY: Jurnal Ilmiah Mahasiswa Teknik Mesin
Journal homepage: http://ojs.uho.ac.id/index.php/ENTHALPY

## Muslimin, Yuspian Gunawan, Budiman Sudia
1. Pendahuluan
Aspek  keselamatan  merupakan  hal  yang paling wajib diperhitungkan dalam dunia otomotif karena  berhubungan  erat  dengan  nyawa  dari penumpang. Sehingga dalam memodifikasi setiap komponennya  haruslah  dipertimbangkan  secara matang.  Dalam  dunia  otomotif  telah  banyak kecelakaan  yang  disebabkan  oleh  pelek  yang terdeformasi  plastis.  Pelek  adalah  kerangka  dari sebuah  ban  yang  menahan  gaya  dan  tegangan akibat  dari  berat  kendaraan  dan  impak  atau pukulan  dari  permukaan  jalan.  Pukulan  dari permukaan  jalan  tersebut  dapat  mengakibatkan terjadinya tegangan dan deformasi. Pelek paduan aluminium  mempunyai  daerah  yang  dinamakan area  kritis  atau  yang  disebut  juga  dengan critical area, dimana  area  kritis  itu  adalah  daerah terjadinya konsentrasi tegangan. Area  kritis pada pelek  terletak  di  daerah hub , spoke, dan flange. Kerusakan  yang  terjadi  pada  pelek  paduan aluminium  adalah  bagian  bibir  pelek  yang mengalami  deformasi  plastis  atau  pecahnya spoke pada  pelek cast  wheel akibat  gaya  dan tegangan  yang  terjadi  melebihi  tegangan maksimum yang diizinkan.
Dengan  mempertimbangkan  permasalahan tersebut  maka  perlu  dilakukan  penelitian mengenai “ desain dan analisa pembebanan statik terhadap  kekuatan  pelek  modifikasi  tipe cast wheel pada sepeda motor menggunakan software solidworks ”. Penelitian  ini  juga  sangat  berperan dalam  mewujudkan  visi  dan  misi  dari  Jurusan Teknik  Mesin  Fakultas  Teknik  Universitas  Halu Oleo dalam meningkatkan produktivitas penelitian dalam bidang rekayasa teknik mesin.

## 1.2. Gaya
Gaya  ( force )  didefenisikan  sebagai  tarikan atau  dorongan  yang  bekerja  pada  sebuah  benda yang  dapat  mengakibatkan  perubahan  gerak. Umumnya  gaya  mengakibatkan  dua  pengaruh, yaitu:  1)  menyebabkan  sebuah  benda  bergerak jika  diam  atau  perubahan  gerak  jika  telah bergerak  dan,  2)  terjadi  deformasi.  Pengaruh pertama  disebut  juga  pengaruh  luar  ( external effect )  dan  yang  kedua  disebut  pengaruh  dalam ( internal effect ). [15]

## 1.3. Gerak Melingkar
Gerak  melingkar  adalah  gerak  suatu  objek yang  lintasannya  berupa  lingkaran  mengelilingi suatu titik tetap. [4]
Gambar 1. Gerak melingkar menggunakan persamaan kecepatan sudut dan percepatan sudut [4]
Kecepatan  ( ν )  merupakan  kecepatan  linier atau  kecepatan  yang  biasa  kamu  jumpai  dalam gerak lurus. Kecepatan sudut atau disebut omega ( ω ) dan kecepatan linear ( ν ) dihubungkan dengan persamaan [4] : ω = υ r (1)
Dimana: ν = kecepatan linear (m/s) r = jari-jari lintasan (m)
Pada  gerak  melingkar,  terdapat  suatu percepatan  pada  objek  yang  mengarah  ke  pusat titik  lintasan  yang  dinamakan  percepatan sentripetal.  Percepatan  sentripetal  (α s )  arahnya tegak lurus dengan arah kecepatan linear. [4]
Gambar 2. Percepatan sentripetal [4]
Persamaan percepatan sentripetal yakni [4] :
α s = ω 2 . r = υ 2 r (2)
Dimana: α s = percepatan sudut (m/s 2 ) Percepatan  sentripetal  (α s )  menyebabkan timbulnya  gaya  sentripetal  (F s )  yang  juga mengarah ke pusat titik lintasan. Gaya sentripetal harus  ada  agar  objek  tetap  bergerak  dalam lintasannya (lingkaran). [4]
Gambar 3. Gerak lintasan gaya sentripetal [4]
Persamaan gaya sentripetal yakni [4] :
ΣF s = m. α s = m. ω 2 . r = m ν 2 r (3)
Dimana: F s = gaya sentripetal (N) m = massa benda (m)

## 1.4. Tegangan Dan Regangan
Kekuatan bahan ( strength of materials ) dapat disebut sebagai ilmu yang mempelajari hubungan antar  gaya  luar  yang  bekerja  pada  benda  elastis dan  tegangan-regangan  dalam  yang  disebabkan oleh gaya-gaya yang bekerja. [16]
Jika  suatu  benda  ditarik  maka  akan  mulur ( extension ), terdapat hubungan antara pertambahan  panjang  dengan  gaya  yang diberikan.  Jika  gaya  persatuan  luas  disebut tegangan  dan  pertambahan  panjang  disebut regangan, maka hubungan ini dinyatakan dengan grafik tegangan-regangan ( stress-strain graph ). [16]
Gambar 4. Diagram tegangan-regangan [16]

## 1.5. Tegangan Izin Dan Faktor Keamanan
Suatu  struktur  adalah  setiap  obyek  yang harus  memikul  atau  menyalurkan  beban.  Jika kegagalan struktural harus dihindari , maka beban
yang  dapat  dipikul  suatu  struktur  harus  lebih besar daripada beban yang akan dialaminya pada masa pakai. [3]
Rasio  kekuatan  aktual  terhadap  kekuatan yang dibutuhkan disebut faktor keamanan (n) [3] : n = Kekuatan aktual Kekuatan yang dibutuhkan (4) Faktor  keamanan  harus  lebih  besar daripada  1,0  jika  kegagalan  ingin  dihindari. Bergantung  pada  situasinya,  digunakan  faktor keamanan dengan harga sedikit di atas 1,0 hingga 10. [3]
Pengenalan Dasar Solidworks
Solidworks merupakan software  CAD yang diakui oleh penggunanya sebagai perangkat lunak yang  mudah  digunakan  dalam  membantu  proses desain suatu objek benda. [11]
Gambar 5. Tampilan awal program solidworks [11]

## 2. Metode Penelitian
Penelitian  ini  dilaksanakan  di  Laboratorium Komputasi  Jurusan  Teknik  Mesin  Fakultas  Teknik Universitas  Halu  Oleo,  Kendari  dan  ruang  kerja lain yang bersifat fleksibel.
Alat  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini adalah sebagai berikut:
a. Jangka  sorong,  untuk  mengukur  diamater tertentu pada bagian pelek.
b. Mistar,  untuk  mengukur  panjang  tertentu pada bagian pelek.
c. Satu unit laptop yang telah dilengkapi dengan software Solidworks.

## Muslimin, Yuspian Gunawan, Budiman Sudia
Bahan  yang  digunakan  pada  penelitian  ini adalah  pelek  modifikasi  tipe cast  wheel pada kendaraan roda dua.
Adapun  jenis  paduan  aluminium  dari  pelek modifikasi  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini adalah Aluminium  Alloy  4032-T6 ,  dengan spesifikasi sebagai berikut:
Gambar 6. Property of aluminium alloy
4032-T6
Adapun prosedur dalam penelitian ini adalah:
1) Menyiapkan alat dan bahan
2) Melakukan  pengukuran  pada  setiap  dimensi pelek modifikasi yang digunakan
3) Mendesain  pelek  modifikasi  menggunakan software Solidworks
4) Melakukan  analisa  simulasi  pembebanan statik  pada  pelek  modifikasi  menggunakan software Solidworks
a. Klik simulation pada bagian atas area kerja b. Memilih  jenis  analisa  yang  akan  dilakukan, karena  analisa  yang  akan  dilakukan  adalah pembebanan statik maka klik Static
c. Memasukkan  jenis  material  pada  pelek modifikasi  dengan  cara  klik  kanan  pada Model  A  (bahan  yang  akan  di  analisa), kemudian  klik Aplly  Material. Atau  klik Aplly Material  pada  bagian  atas  area  kerja. Kemudian  memasukkan  gaya  tetap  pada pelek,  dengan  klik  kanan  pada Fixture dan pilih bidang yang dimaksud
d. Untuk memasukkan gaya luar pada pelek, klik External  Load kemudian  pilih Force.
Kemudian  memasukkan  besaran  gaya  yang digunakan,  serta  memilih  bidang  yang  akan diberi gaya
e. Kemudian melakukan Mesh pada benda kerja f. Setelah itu melakukan Run pada pelek, untuk mendapatkan hasil analisa simulasi
5) Mencatat  data  yang  ditunjukan  oleh  hasil analisa simulasi, meliputi:
a. Tegangan
b. Regangan
c. Displacement
d. Safety of factor

## 3. Hasil Dan Pembahasan
Analisa  dalam  penelitian  ini  dilakukan  pada seluruh  bagian  pelek  modifikasi  tipe cast  wheel pada  pembebanan  statik  dari  besar  gaya  yang diberikan  oleh  berat  beban  motor  secara keseluruhan  beserta  dua  orang  penumpang. Dalam  analisa  ini  masing-masing  model  pelek modifikasi  akan  diberikan  gaya  pada  daerah pelek.  Jenis  material  pelek  modifikasi  yang digunakan adalah aluminium alloy 4032-T6.
Nilai  beban  pada  pelek  modifikasi  tipe cast wheel berasal  dari  beban  motor  secara keseluruhan  yang  diasumsikan  sebesar  150  kg ditambah  dengan  berat  dua  penumpang  dewasa yang  diasumsikan  rata-rata  sebesar  75  kg  untuk satu orang, maka beban total pada sepeda motor dengan  dua  penumpang  dewasa  yaitu  sebesar 300  kg.  Karena  terdapat  dua  buah  pelek  roda pada sepeda motor, maka beban tersebut  dibagi dua  yaitu sebesar 150  kg. Maka  besar  gaya  yang diberikan  pada  pelek  modifikasi  tipe cast wheel yaitu sebesar:
F = m × a
F = 150 kg × 170,39 m s 2 F = 262588,5 kg. m/s 2 = 262588,5 N
Hasil  analisa  pada  penelitian  ini  adalah  hasil yang diperoleh berdasarkan analisa menggunakan software Solidworks 2018.
Desain Pelek Modifikasi Tipe Cast Wheel Sepeda Motor
1) Desain pelek modifikasi model A
Gambar 7. Model A dengan 8, 6, dan 4 spoke
2) Desain pelek modifikasi model B
Gambar 8. Model B dengan 8, 6, dan 4 spoke
3) Desain pelek modifikasi model C
Gambar 9. Model C dengan 8, 6, dan 4 spoke
Hasil Analisa Simulasi Pelek Modifikasi Tipe Cast Wheel Sepeda Motor

## 1) Analisa simulasi pelek modifikasi model A
(i) (ii) (iii) Gambar 10. Hasil simulasi tegangan model A dengan (i) 8 spoke (ii) 6 spoke (iii) 4 spoke
2) Analisa simulasi pelek modifikasi model B
(i) (ii) (iii)
Gambar 11. Hasil simulasi tegangan model B dengan (i) 8 spoke (ii) 6 spoke (iii) 4 spoke
3) Analisa simulasi pelek modifikasi model B
(i) (ii) (iii)

## Muslimin, Yuspian Gunawan, Budiman Sudia
Gambar 12. Hasil simulasi tegangan model B dengan (i) 8 spoke (ii) 6 spoke (iii) 4 spoke

## Pembahasan
Dari  hasil  analisa  simulasi  pelek  modifikasi tipe cast  wheel pada  sepeda  motor,  diperoleh tegangan  maksimum  dengan  jumlah spoke yang berbeda  pada  setiap  desain  model  pelek  dalam gambar 13.
Gabar 13. Hasil analisa simulasi pelek modifikasi tipe cast wheel sepeda motor
Berdasarkan  hasil  analisa  simulasi,  maka diperoleh perbandingan dari model pelek yang di analisa  dengan  melakukan  variasi  jumlah spoke yang berbeda menggunakan software Solidworks . Dari tabel 4.1, dapat diketahui bahwa pelek yang memiliki tegangan maksimum terbesar diperoleh pada pelek model A dengan jumlah spoke 8 yaitu sebesar  1,372,E+09  N/mm 2 ,  sedangkan  tegangan maksimum terkecil diperoleh pada pelek model C dengan 4 spoke yaitu sebesar 7,863,E+08 N/mm 2 . Dari  hasil  analisa  tersebut  juga  diperoleh  nilai safety factor pada semua model pelek modifikasi yang  tidak  melebihi  nilai yield  strenght material yang digunakan atau dalam kategori aman.

## 4. Kesimpulan
1) Semua  model  pelek  modifikasi  tipe cast wheel yang  di  analisa,  memperoleh  nilai faktor  keamanan  yang  termasuk  dalam kategori aman untuk digunakan.
2) Pelek  modifikasi  tipe cast  wheel model  C dengan  4 spoke memperoleh  nilai  tegangan maksimum  terkecil  yaitu  sebesar  7,863,E+08 N/mm 2 .
5. Saran
1) Perlu dilakukan analisa pada pelek modifikasi tipe cast  wheel dengan  model  berbeda  yang sering digunakan konsumen
2) Perlu dilakukan analisa pada pelek modifikasi dengan tipe yang berbeda misalnya tipe wire spoke wheel
3) Perlu  dilakukan  analisa  pada  ukuran mesh pada pembagian setiap elemen pelek.

## Daftar Pustaka
[1] Abdi, M. Z. (2018). Solidworks : Untuk Desain Manufaktur. Bandung: Modula.
[2] Fatra, O., Widoro, E., & Gultom, T. Y. (2016). Analisis Struktur Velg Pada Modifikasi Airside Inspection  Vehicle  Menggunakan  Perangkat Lunak  Ansys  (studi  Kasus:  Kendaraan Dioperasikan  Pada  Jalan  Bandar  Udara Budiarto). Jurnal Ilmiah Aviasi Langit Biru , IX (3), 13-22.
[3] Gere,  J.  M.,  &  Timoshenko,  S.  P.  (1996). Mekanika  Bahan  Jilid  1. Jakarta:  Penerbit Erlangga.
[4] Giancoli, D. C. (2015). Physics : Priciples With Applications. United  States  of  America: Pearson Education, Inc.
[5] Hibbeler,  R.  C.  (1998). Mekanika  Teknik  : Dinamika. Jakarta: PT. Prenhallindo.
[6] Irawan,  A.  H.,  Majanasastra,  R.  b.,  & Rahmanto,  R.  H.  (2016).  Analisis  Kekuatan Velg  Cast  Wheel  Sepeda  Motor  Dengan Perangkat  Lunak  Berbasis  Metode  Elemen Hingga. Jurnal Ilmiah Teknik Mesin , IV (2), 57- 66.
[7] Iremonger,  M.  J.  (1990). Dasar  Analisis Tegangan. Jakarta:  Penerbit  Universitas Indonesia.
[8] Jama,  J.,  &  Wagino.  (2008). Teknik  Sepeda Motor  Jilid  3  Untuk  Sekolah  Menengah Kejuruan. Jakarta:  Direktorat  Pembinaan Sekolah  Menengah  Kejuruan,  Direktorat Jenderal  Manajemen  Pendidikan  Dasar  Dan Menengah, Departemen Pendidikan Nasional.
[9] Kokasih,  P.  B.  (2012). Teori  Dan  Aplikasi Metode Elemen Hingga. Yogyakarta: Penerbit Andi.
[10] Ningtyas,  A.,  &  Lubi,  J.  (2013).  Analisa Kekuatan  Material  Velg  Sepeda  Motor  Jenis Casting  Wheel  Terhadap  Tumbukan  Dengan Variasi  Kecepatan. Jurnal  Teknik  Pomits ,  I (1), 1-4.
[11] Prakoso,  V.  D.  (2017). Pengenalan  Dasar Solidworks. Jakarta: Ilmuti.
[12] Suruali,  N.  (2014).  Analasi  Pembebanan Statik  Terhadap  Kekuatan  Velg  Racing Sepeda  Motor  Yamaha  Matic  Dengan Menggunakan  Software  Solidworks. Arika , 29-42.
[13] Susatio,  Y.  (2004). Dasar-Dasar  Metode Elemen Hingga. Yogyakarta: Andi.
[14] Syaefudin, E. A., & Basori, I. (2013, Oktober). Perancangan  Desain  Velg  Sepeda  Motor Hybrid  Dan  Pengujian  Distribusi  Beban Dengan  Software  Autodesk  Inventor. Jurnal Konversi energi dan Manufaktur , 22-31.
[15] Wiryomartono,  S.  (1967). Bahan-Bahan Kuliah  :  Mekanika  Teknik  1. Yogyakarta: Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada.
[16] Zainuri,  A.  M.  (2008). Kekuatan  Bahan.
Yogyakarta: Penerbit Andi.