By : Iwan Agustiawan, Ir., M.T.By : Iwan Agustiawan, Ir., M.T.

MS-214 KINEMATIKA DAN DINAMIKAMS-214 KINEMATIKA DAN DINAMIKA

TUJUAN/SASARAN KULIAHTUJUAN/SASARAN KULIAHKINEMATIKA DAN DINAMIKAKINEMATIKA DAN DINAMIKA

Pada akhir semester mahasiswa mampu menghitung Pada akhir semester mahasiswa mampu menghitung kecepatan dan percepatan gerakan relatif link-link kecepatan dan percepatan gerakan relatif link-link mekanisme mesin, menghitung keuntungan mekanik mekanisme mesin, menghitung keuntungan mekanik ((mechanical advantagemechanical advantage) mekanisme mesin, menghitung ) mekanisme mesin, menghitung gaya-gaya dinamik yang bekerja pada mekanisme mesin, gaya-gaya dinamik yang bekerja pada mekanisme mesin, menghitung karakteristik menghitung karakteristik flywheelflywheel yang diperlukan untuk yang diperlukan untuk efisiensi dan kontinuitas energi mesin, menghitung bobot efisiensi dan kontinuitas energi mesin, menghitung bobot imbang yang diperlukan untuk penyeimbangan mesin imbang yang diperlukan untuk penyeimbangan mesin dengan massa berputar dan bolakbalikdengan massa berputar dan bolakbalik

Materi Kuliah :Materi Kuliah :

1. Pendahuluan (Silabus, ketentuan dan tata tertib perkuliahan serta konsep dasar kinematika, mekanisme dan mesin).

2. Analisis kecepatan secara grafis dengan metode pusat kecepatan sesaat (Instant Center of Velocity )

3. Keuntungan mekanik mekanisme (Mechanical Advantage of Mechanism)

4. Analisis kecepatan secara grafis dengan metode vektor poligon (metode kecepatan relatif).

5. Analisis percepatan secara grafis dengan metode vektor poligon (metode percepatan relatif).

6. Fenomena Gelinding (Rolling) 7. Mekanisme Ekivalen8. Aplikasi komputer dalam analisis kinematika secara grafis

pada mekanisme mesin.

Materi Kuliah :Materi Kuliah :9. Keseimbangan statis pada mekanisme mesin dengan

kondisi gesekan diabaikan dan diperhitungkan. 10. Konsep dan penerapan gaya inersia pada mekanisme mesin 11. Analisis dinamik pada mekanisme mesin .12. Dinamika pada mekanisme mesin menggunakan bantuan

komputer.13. Roda Daya (Flywheel). 14. Penyeimbangan massa-massa berputar.15. Penyeimbangan mekanisme engkol torak engine dan massa

bolak-balik

Buku Referensi:Buku Referensi:

1.Erdman A. G. & Sandor G. N., Mechanism Design Analysis and Synthesis Volume 1, Prentice Hall Inc., New jersey.2.Holowenko A. R., Dynamics of Machinery (Dinamika Permesinan, Terjemahan Cendy Prapto), Penerbit Erlangga, Jakarta.

Komposisi Penilaian :Komposisi Penilaian :

1. Kehadiran 20%

2. Ujian Tengah Semester ke 1 (UTS #1) 20%

3. Ujian Tengah Semester ke 2 (UTS #2) 20%

4. Ujian Tengah Semester ke 3 (UT S#3) 20%

5. Ujian Akhir Semester (UAS) 20%

INTRODUCTION TO

KINEMATICS MECHANISMS AND MACHINE

Kinematika :

Kinematika dalam bidang Teknik Mesin adalah cabang ilmu mekanika yang mempelajari gerak relatif pada mekanisme / komponen-komponen mesin tanpa melibatkan penyebab gerakannya. Gerak relatif yang dimaksud meliputi perpindahan, kecepatan dan percepatan.

Mesin dan Mekanisme :

Mesin adalah suatu alat yang berfungsi mengkonversikan energi dan menghasilkan kerja berguna. Secara fisik, mesin tersusun atas bagian yang bergerak (mekanisme) dan bagian diam (stasioner).

Mekanisme adalah rangkaian elemen-elemen kaku yang berfungsi mentransformasikan atau meneruskan gerak (fungsi kinematik), mentransmisikan gaya/momen (fungsi dinamik).

Suatu mesin adalah mekanisme, tetapi tidak semua mekanisme adalah mesin. Contoh : sepeda adalah mekanisme, sepeda motor adalah mesin.

CONTOH

MEKANISME & MESIN

MESIN MEKANISME

Diagram Kinematik :

Diagram Kinematik adalah gambar sederhana/skets rangkaian batang penghubung suatu mekanisme yang memiliki skala ukuran tertentu dengan mekanisme mesin sebenarnya. Ukuran Diagram Kinematik mekanisme dinyatakan oleh panjang batang penghubung atau jarak antar joint/sambungan. Diagram Kinematik dibuat untuk memudahkan analisis/sintesis kinematik.

Batang Hubung (Link) & Sambungan (Joint) :

Batang hubung (link) adalah elemen kaku yang paling sedikit memiliki dua titik/tempat joint dan merupakan bagian dari mekanisme. Sambungan (joint) adalah elemen yang menghubungkan link-link membentuk mekanisme.

Rantai Kinematik :

Adalah suatu bentuk susunan link-link yang dihubungkan oleh joint dimana akan menghasilkan output/respon gerak jika diberikan input gerak. Mekanisme adalah rantai kinematik tertutup yang kemudian juga disebut sebagai linkage.

Contoh Aplikasi Diagram Kinematik Mekanisme :

Figure Aircraft Landing Gear

Figure Piston Loading Machine

Figure A Typical Automotive Suspension System

Mobilitas (Derajat Kebebasan / DOF) :

Mobilitas mekanisme didefinisikan sebagai jumlah minimum koordinat bebas yang diperlukan untuk menetapkan posisi seluruh link relatif terhadap base or frame. Mobilitas dapat dikatakan juga sebagai jumlah minimum input gerak yang diperlukan untuk menghasilkan gerak output (respon) mekanisme (constrained motion).

Mobilitas Mekanisme Bidang (Planar Mechanism) :

Persamaan Grubler : M = 3n – 3 – 2f1 - f2

Dimana, M = mobilitas mekanisme

n = jumlah total link, termasuk link diam

f1 = jumlah joint satu derajat kebebasan

f2 = jumlah joint dua derajat kebebasan

Mobilitas Mekanisme Ruang (Spatial Mechanism) :

Persamaan Kutzbach : M = 6n – 6 – 5f1 – 4f2 – 3f3 – 2f4 – f5

Dimana, M = mobilitas mekanisme

n = jumlah total link, termasuk link diam

f1 = jumlah joint satu derajat kebebasan

f2 = jumlah joint dua derajat kebebasan

f3 = jumlah joint tiga derajat kebebasan

f4 = jumlah joint empat derajat kebebasan

f5 = jumlah joint lima derajat kebebasan

Mekanisme dan Struktur :

Berdasarkan nilai mobilitas, suatu bentuk susunan link-link dapat dikatakan mekanisme atau struktur sebagai berikut :

M ≥ 1 Mekanisme dengan M derajat kebebasan

M = 0 Struktur statis tertentu

M ≤ -1 Struktur statis tak tentu