Návrh zavěšení kol pro projekt studentské formule z vlákny vyztužených kompozitních materiálů

Bc. Matěj Hadaščok

Master's thesis

Wheel suspension design for a student formula project using fibre-reinforced composite materials

Abstract:

Tato diplomová práce se zabývá návrhem konstrukčního řešení zavěšení kol studentské formule s využitím kompozitních materiálů se snahou docílit hmotnostní redukce neodpružených hmot podvozkové sestavy. Výstupem této práce je zhotovená sestava prototypu lichoběžníkového zavěšení využívající vlákny vyztužený kompozitní materiál. Teoretická část je zaměřena na typy konstrukcí zavěšení podvozku používaných v automobilovém průmyslu. Dále se práce věnuje uhlíkem vyztuženým kompozitním materiálům a technologickým procesům s ohledem na zpracování kompozitních materiálů. Experimentální část se v úvodu věnuje návrhu plánovaného experimentu zkoumající vliv vstupních výrobních parametrů kompozitních trubic na jejich výsledné mechanické vlastnosti. Dále je v práci podrobně vysvětlen technologický pracovní proces využitý pro výrobu vzorů kompozitních trubic společně se stanovením okrajových podmínek požadovaných mechanických vlastností za pomoci dynamické simulace. Pro ověření mechanických vlastností byly zhotoveny sady vzorků jednotlivých variací vstupních výrobních parametrů, které byly následně vystaveny tříosému ohybovému namáhání a axiálnímu tlakovému namáhání. Na základě vyhodnocení výsledků plánovaného experimentu byla vybrána kompozitní trubice optimálního návinu, která byla následně uplatněna při výrobě prototypu sestavy zavěšení. V závěru páce je popsán návrh vlepovaných insertů společně s kompletací výsledného prototypu lichoběžníkového zavěšení využívající uhlíkové kompozitní materiály.

Abstract:

This master thesis focuses on the design of a structural solution for the suspension of a student formula car using composite materials to achieve a reduction in the mass of unsprung weights in the suspension assembly. The output of this work is the assembly of a prototype trapezoidal suspension using fiber-reinforced composite material. The theoretical part is focused on the types of suspension structures used in the automotive industry. The work further addresses carbon-reinforced composite materials and technological processes with respect to the processing of composite materials. The experimental part initially deals with the design of a planned experiment examining the influence of input manufacturing parameters of composite tubes on their final mechanical properties. The technological work process used for the production of composite tube samples is explained in detail, along with the determination of boundary conditions for required mechanical properties using dynamic simulation. To verify the mechanical properties, sets of samples of various input manufacturing parameters were made, which were then subjected to triaxial bending stress and axial compression stress. Based on the evaluation of the results of the planned experiment, a composite tube of optimal winding was selected, which was then applied in the production of the prototype suspension assembly. In conclusion, the thesis describes the design of bonded inserts together with the completion of the final prototype of the trapezoidal suspension using carbon-reinforced composite materials.

Keywords

Zavěšení podvozku, kompozitní materiály, uhlíková vlákna, mechanické vlastnosti, Formula Student

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 20. 5. 2024

Thesis defence

• Supervisor: doc. Ing. Maroš Tunák, Ph.D.

Technical University of Liberec

Faculty of Textile Engineering

Master programme / field:
Industrial Engineering / Průmyslové inženýrství