Subyek:
- Derajat kebebasan dalam panduan roda
- Engsel pada pemandu roda
- Panduan dalam panduan roda
- Hitung derajat kebebasan
Derajat kebebasan dalam panduan roda:
Suspensi mobil mempunyai sejumlah engsel (termasuk pada wishbones dan shock absorber) yang memberikan derajat kebebasan pada keseluruhan suspensi. Panduan roda memastikan bahwa kemungkinan derajat kebebasan pergerakan roda dibatasi hanya pada satu atau dua. Jika roda tidak dipegang “tetap”, maka roda akan dapat berputar, miring (dalam arah x dan y), berputar, bergerak ke atas dan ke bawah dengan bebas. Roda pada prinsipnya “lepas” dari suspensi. Ia bisa bergerak ke segala arah tanpa “bimbingan”. Setiap gerakan yang baru saja disebutkan mempunyai satu derajat kebebasan.
Suspensi roda, yaitu pemandu roda, menjamin kebebasan bergerak dibatasi hingga 1 derajat kebebasan. Artinya, roda bisa bergerak “bebas” hanya ke 1 arah, tanpa pengaruh pengemudi. Gerakan bebas tersebut merupakan gerakan naik turun dari kompresi dan rebound. Roda dapat memantul masuk dan keluar tanpa hambatan di permukaan jalan yang tidak rata.
Suspensi roda mobil dibuat dengan sejumlah engsel garis, sambungan bola, dan engsel geser putar. Semua engsel ini saling mempengaruhi satu sama lain. Terlalu banyak engsel menghasilkan terlalu banyak derajat kebebasan (sehingga roda dapat bergerak ke arah yang berbeda secara tidak sengaja) atau 0 derajat kebebasan (roda tidak dapat bergerak sehingga tidak dapat memampatkan dan memampatkan).
Engsel pada pemandu roda:
Engsel garis:
Engsel garis ini dapat bergerak 1 arah; naik dan turun. Ini memberikan 1 derajat kebebasan.
Sambungan bola:
Dengan engsel ini bagian-bagian yang bersangkutan dapat melakukan 3 gerakan relatif satu sama lain; gerakan mengangguk, berguling dan memutar. Engsel ini mempunyai 3 derajat kebebasan, karena bila engsel “longgar” maka dapat melakukan 3 gerakan bebas (lihat tanda panah).
Engsel geser putar:
Engsel ini dapat melakukan 2 gerakan; gerakan berputar dan meluncur masuk dan keluar. Pada prinsipnya ini adalah contoh peredam kejut (dari penyangga McPherson). 2 gerakan ini memastikan engsel geser putar memiliki 2 derajat kebebasan.
Panduan dalam panduan roda:
Untuk membuat suspensi roda dari berbagai jenis engsel, terkadang engsel harus digabungkan pada 1 benda, misalnya wishbone. Kami kemudian menyebut lengan pendukung ini sebagai pemandu. Berikut adalah beberapa contoh konduktor tersebut:
Engsel garis dengan sambungan bola:
Ini adalah contoh tipikal wishbone, yang disambungkan ke bodi (atau subframe) di sisi engsel garis dan disambungkan ke buku jari kemudi di sisi sambungan bola. Ketika seluruh engsel ini kendor, ia dapat bergerak ke arah pergerakan engsel garis (1 arah) dan ke 3 arah ball joint. Lagi pula, engsel garis mempunyai 1 derajat kebebasan dan sambungan bola mempunyai 3. Karena bagian ini dipandang sebagai 1 konduktor, maka derajat kebebasannya dapat dijumlahkan. Angka 1 dan 3 menjadikannya 4 derajat kebebasan.
Sambungan bola ganda:
Contoh guide dengan double ball joint adalah tie rod dengan bola tie rod bagian dalam dan luar. Setiap ball joint mempunyai 3 derajat kebebasan, jadi karena merupakan 1 konduktor, maka harus dijumlahkan. Namun, keduanya memiliki rotasi diri yang sama, karena jika salah satu ball joint melakukan gerakan memutar, maka ball joint lainnya juga ikut berputar. Jadi 1 derajat kebebasan rotasi diri tidak dihitung (lihat panah merah). Derajat kebebasan konduktor ini berjumlah 1, tetapi pada perhitungan berikutnya, masukkan angka 6 pada “rotasi mandiri r”. 1 ini kemudian dikurangi dalam perhitungan.
Engsel geser putar dengan sambungan bola:
Seperti disebutkan sebelumnya, peredam kejut adalah engsel geser putar. Namun, setiap penyangga McPherson juga memiliki sambungan bola di atasnya, meskipun pada awalnya Anda tidak akan berpikir demikian. Ada karet lagi di bagian atas shockbreaker. Karet ini memberikan kebebasan bergerak pada peredam kejut dan oleh karena itu juga memiliki sifat sambungan bola. Oleh karena itu, peredam kejut mempunyai 2 derajat kebebasan engsel putar-geser dan 3 derajat kebebasan sambungan bola, yang jika digabungkan menghasilkan 5. Di sini pun terjadi putaran alami, karena gerak putar engsel putar-geser sama dengan gerak putar ball joint. Jadi 1 harus ditambahkan ke “r” rotasi diri.
Hitung derajat kebebasan:
Besarnya derajat kebebasan dapat dihitung berdasarkan data suspensi. Untuk melengkapi rumus dengan benar, engsel dan pemandu harus dibagi ke dalam kategori:
- L untuk jumlah konduktor
- g untuk jumlah sambungan dan engsel
- r untuk jumlah putaran alami (seperti sambungan bola ganda dalam 1 pemandu)
Selain itu, surat-suratnya:
- k untuk jumlah pengangkut roda (umumnya 1, karena ini adalah buku jari kemudi)
- εfi untuk jumlah derajat kebebasan untuk jumlah total sambungan dan engsel yang dijumlahkan.
F = 6 (k + L – g) -r + εfi
Contoh:
Suspensi roda berisi: k 1 pembawa roda (knuckle), L 2 pemandu, g 5 sambungan, r 2 putaran sendiri, εfi 15 derajat kebebasan total
Dalam bentuk rumusnya adalah:
F = 6 (1 + 2 – 5) – 2 + 15
F = 6 x (-2) – 2 + 15
F = 1
Jadi sekarang ada 1 derajat kebebasan, jadi ini bagus. Roda dapat melakukan gerakan naik turun secara murni.
Untuk memperjelasnya, berikut contoh gambar suspensi roda:
Gambar di bawah adalah penyangga McPherson dengan legenda yang sesuai. Huruf A, B dan C melambangkan pemandu dan angka 1 sampai 6 melambangkan engsel/sambungan.
εfi adalah derajat kebebasan engsel yang dijumlahkan; jadi 3 derajat kebebasan per ball joint (jadi 4 x 3), 1 derajat kebebasan engsel garis dan 2 derajat kebebasan engsel putar-geser.
Rumusnya dapat diselesaikan dengan ini:
F = 6 (k + L – g) -r + εfi
F = 6 (1 + 3 – 6) – 2 + 15
F = 6 x (-2) – 2 + 15
F = -12 – 2 + 15
F = -14 + 15
F= 1 derajat kebebasan
