Návrh skořepinového kompozitního rámu pro vůz kategorie formule student s elektrickým pohonem

Ondřej ROTA

Bachelor's thesis

Design of Shell Composite Frame for Formula Student Electric Car

Abstract:

Tato práce pojednává o základním návrhu a výrobě kompozitní skořepinové struktury rámu vozu typu formule s elektrickým pohonem, která se bude účastnit soutěže Formule Student. Povrchově seznamuje čtenáře s problematikou návrhu kompozitních skořepinových struktur, které jsou spolu s trubkovým rámem a hybridní konstrukcí nejvíce se vyskytujícími v soutěži FS. Tým Západočeské univerzity v Plzni, UWBe Racing, má několikaletou zkušenost s návrhem trubkových rámu pro vůz formulového typu. Experimenty s nahrazením těžké ocelové konstrukce lehčím kompozitem počalo před pár lety. Když se k tomu přičte protlačování elektrického pohonu nad spalovací agregáty, tak výsledkem je elektricky poháněná formule postavená na konstrukci skořepinového kompozitního rámu. Byly vytvořeny tři koncepční varianty kompozitních rámů, hybridní, dělený kompozitní a jednodílný kompozitní rám. Vybranou variantou nakonec byla koncepce děleného kompozitního rámu. Ačkoliv jej převyšuje svými vlastnostmi jednodílný kompozitní rám, není pro jeho výrobu v laboratořích ZČU do-statečně velký autokláv. Navíc dělený kompozitní rám umožňuje snížení vynaloženého času a finančních prostředků při jeho návrhu a výrobě. Toho bylo docíleno převzetím základní geometrie přední kompozitní části rámu a několika navazujících systémů z UWB06. Zadní kompozitní sendvičová struktura nahrazuje dosavadní trubkový rám. Výstupem této práce je CAD model a základní výkresová dokumentace, kterou následuje výroba navrženého rámu.

Abstract:

This thesis deals with the basic design and fabrication of a composite shell structure for the frame of an electrically powered formula car that will participate in the Formula Student competition. It superficially introduces the reader to the design issues of composite shell structures, which, along with tubular frame and hybrid structures, are the most common in FS competition. The team of the University of West Bohemia in Pilsen, UWBe Racing, has several years of experience in designing tubular frames for the formul car. Experimentation with replacing the heavy steel structure with a lighter composite started a few years ago. Add to that pushing electric propulsion over combustion units, the result is an electrically powered formula built on a shell composite frame design. Three composite frame concepts have been developed, hybrid, split composite, and one-piece composite frames. The split composite frame concept was the selected variant in the end. Although the one-piece composite frame is superior in its properties, there is not an autoclave enough large for its pro-duction in the laboratories of UWB. In addition, the split composite frame allows a reduction in the time and financial resources spent in its design and manufacture. This was achieved by adopting the basic geometry of the front composite frame section and several downstream systems from UWB06. The rear composite sandwich structure replaces the existing tubular frame. The output of this work is a CAD model and basic drawing-documentation followed by the fabrication of the designed frame.

Keywords

Formule Student, monocoque, kompozitní sendvičové struktury, elektrický pohon

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 24. 5. 2024

Accessible from:: 31. 12. 2999

Thesis defence

• Supervisor: Ing. František Sedláček, Ph.D.

University of West Bohemia

Faculty of Mechanical Engineering

Bachelor programme / field:
Mechanical Engineering / Design Engineering of Machines and Technical Devices