Master's Thesis

Velomobile Chassis

Final Thesis 4.19 MB

Author of thesis: Ing. Vít Rynda

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Ondřej Blaťák, Ph.D.

Reviewer: Ing. Petr Hejtmánek, Ph.D.

Abstract:

This thesis addresses the design of the axles and steering system of a velomobile. The literature review section classifies velomobiles based on the number of wheels. It also analyzes the basic geometric parameters of the front axle suspension and provides an overview of the various axle designs used in velomobiles.

The practical part of the thesis focuses on the design of a steering system for both axles of a velomobile with the aim of reducing the vehicle’s turning radius while maintaining sufficient driving stability at higher speeds. The thesis also includes an analysis of the phenomenon of vehicle oscillation in the roll direction caused by intense pedaling. Based on this analysis,
design measures are proposed to mitigate this undesirable dynamic phenomenon. The thesis further presents a conceptual design of the velomobile’s front axle.

Keywords:

velomobile, vehicle steering, front axle, rear axle steering, suspension geometry, turning radius

Date of defence

15.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaBznamka

Grading

B

Process of defence

Student seznámil zkušební komisi s průběhem a výsledky své závěrečné práce. Následně zodpověděl otázky oponenta: 1. Existují nějaká data či informace o maximálním natočení předních kol při běžné (rychlé) jízdě? Při jakém minimálním poloměru zatáčení ještě nedochází k natáčení zadních kol a jakou teoreticky maximální rychlost může takovýto poloměr zatáčení velomobil projíždět? 2. K jakému samořízení bude docházet u navržené přední nápravy při naklopení karoserie během přímé jízdy, například vlivem šlapání? 3. Existují i jiné možnosti, jak potlačit kolébání odpružené hmoty velomobilu při šlapání? Dále odpovídal na otázky členů komise: 1. Jak se u dvoukolých velomobilů řeší stabilita při rozjezdu? (Zodpovězeno) 2. Řešil jste tuto stabilitu v rámci vaší práce? (Zodpovězeno) 3. Hrají u tohoto prostředku roli gyroskopické momenty? (Zodpovězeno)

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Automotive and Material Handling Engineering (N-ADI-P)

Composition of Committee

prof. Ing. Václav Píštěk, DrSc. (předseda)
doc. Ing. Pavel Kučera, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Guillaume Hébert (člen)
Ing. Jiří Bazala, Ph.D. (člen)
RNDr. Dr. Jiří Kalčík (člen)

Supervisor’s report
Ing. Ondřej Blaťák, Ph.D.

Diplomová práce pana Ryndy zpracovává téma „Podvozek velomobilu“.

Rešeršní část práce se věnuje problematice lehokol a velomobilů, jejich konstrukčnímu uspořádání, základním geometrickým parametrům podvozku a jednotlivým typům zavěšení. Rozsah rešeršní části je poměrně široký, ale vzhledem k méně obvyklému tématu vytváří vhodný základ pro navazující praktickou část práce.

Vlastní část práce je zaměřena na tři hlavní oblasti. První z nich je návrh systému řízení obou náprav velomobilu. Student navrhl mechanickou vazbu, která při malých úhlech natočení předních kol ponechává zadní nápravu bez natočení a při větším natočení postupně zapojuje zadní kola v protifázi. Toto řešení je z hlediska požadavku na zachování stability při vyšších rychlostech a současné zlepšení manévrovatelnosti při nízkých rychlostech v zásadě správné. Dosažené snížení poloměru otáčení je výrazné, zároveň student správně upozorňuje na nutnost kompromisu mezi zmenšením poloměru otáčení a plynulostí odezvy řízení.

Druhou částí je koncepční návrh přední nápravy velomobilu. Student zvolil zavěšení typu McPherson, vytvořil jeho model v prostředí Adams View a provedl kinematickou analýzu při propružení.

Třetí řešenou oblastí je analýza kmitání velomobilu ve směru klopení při intenzivním šlapání. Navržené využití stabilizátoru jako prostředku pro omezení klopení je logické, přičemž student správně upozorňuje také na omezení tohoto řešení.

Pan Rynda přistupoval k řešení své diplomové práce velmi samostatně a iniciativně. Pravidelně konzultoval dosažené výsledky, přicházel s vlastními návrhy řešení a jednotlivé problémy aktivně rozpracovával. Oceňuji zejména jeho schopnost pracovat se simulačním prostředím Adams View, vytvářet vlastní modely a využívat je pro návrh konkrétních konstrukčních opatření.

Přístup k řešení práce považuji za správný. Práce je v některých částech spíše koncepční a výsledky by bylo vhodné v dalším kroku ověřit na detailnějším modelu nebo experimentálně. Práci bych vytkl grafické zpracování ve smyslu použití nevhodných a nekvalitních obrázků např. pro demonstraci jednotlivých parametrů geometrie.

Práce je po formální stránce zpracována přehledně a logicky. Student se také správně vyjádřil k využití nástrojů umělé inteligence. Zadání diplomové práce bylo splněno v plném rozsahu a práci doporučuji k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Fulfilment of requirements and objectives of assignment B
Working process, extent and suitability of applied methods B
Scholarly contribution and originality B
Ability to interpret achieved results and draw conclusions B
Applicability of results in practice or theory B
Logical arrangement of thesis and its layout A
Grafic layout, used style and language level C
Work with used sources including quotations A
Student's independence when working on the topic A

Grade proposed by supervisor: B

Reviewer’s report
Ing. Petr Hejtmánek, Ph.D.

Diplomová práce pana Ryndy se věnuje koncepčnímu návrhu a analýze některých podvozkových komponent velomobilu. První část práce definuje velomobily i lehokola a taktéž definuje základní parametry podvozku vozidel. V této části se občas vyskytují méně přesné formulace a nekvalitní obrázky. Popis konstrukce dílů zavěšení se jeví jako nadbytečně rozsáhlý a obsahuje obecně známé informace, které se v průběhu textu často opakují.

Naopak je vhodné vyzdvihnout následný návrh kinematiky řízení všech kol realizovaný pomocí sestaveného multibody modelu. Vytvořený model je poměrně propracovaný a student navrhl zajímavou koncepci řízení všech kol. Výsledky simulací však mohly být interpretovány podrobněji. Grafy zobrazují výsledky simulací v závislosti na čase, přičemž vhodnější by bylo jejich vykreslení v závislosti na poloze řízení nebo zobrazení závislosti natočení zadních kol na natočení kol předních. Vztahy a dosazení hodnot pro výpočet minimálního poloměru zatáčení postačovalo uvést pouze při výpočtu první varianty, jejich opakování pro každou další úpravu nebylo zcela nutné.

Další část práce je věnována návrhu kinematiky přední nápravy včetně ladění jednotlivých charakteristik. Postup i dosažené výsledky jsou komentovány poměrně přehledně. Koncepční návrh kinematiky přední nápravy se jeví jako vhodný, určité riziko však lze spatřovat ve změně sbíhavosti se zdvihem kola, zejména při jízdě přes nerovnosti. Bez detailnějších dynamických analýz však nelze závažnost dopadu rizikové charakteristiky spolehlivě posoudit.

Poslední úkol spočíval v řešení problému s kolébáním odpružené hmoty vozidla během intenzivního šlapání. Jako základní hodnoticí kritérium byl zvolen úhel naklopení, avšak při dynamickém pohybu člověk zpravidla intenzivněji vnímá úhlové zrychlení klopného kmitání. Student navrhl vlastní řešení dané problematiky, které by v praxi mohlo přispět ke zmírnění kolébání při šlapání. Chybí však zhodnocení dopadu navrženého řešení na svislou dynamiku vozidla.

Z formálního hlediska práce nevykazuje zásadní nedostatky. Využití umělé inteligence bylo dle studentova prohlášení pouze podpůrné a sloužilo ke korektuře textu, překladu zdrojů a tvorbě několika obrázků. Interpretace výsledků mohla být v některých případech promyšlenější, nicméně se v práci neobjevují zásadní metodické chyby. Celkově je práce na dobré úrovni. Pro vyšší hodnocení by však bylo vhodné podrobněji analyzovat potenciální rizika, která mohou vyplývat z navržených konstrukčních změn.
Evaluation criteria Grade
Fulfilment of requirements and objectives of assignment C
Working process, extent and suitability of applied methods D
Scholarly contribution and originality B
Ability to interpret achieved results and draw conclusions D
Applicability of results in practice or theory C
Logical arrangement of thesis and its layout B
Grafic layout, used style and language level C
Work with used sources including quotations C
Topics for thesis defence:
  1. Existují i jiné možnosti, jak potlačit kolébání odpružené hmoty velomobilu při šlapání?
  2. Existují nějaká data či informace o maximálním natočení předních kol při běžné (rychlé) jízdě? Při jakém minimálním poloměru zatáčení ještě nedochází k natáčení zadních kol a jakou teoreticky maximální rychlost může takovýto poloměr zatáčení velomobil projíždět?
  3. K jakému samořízení bude docházet u navržené přední nápravy při naklopení karoserie během přímé jízdy, například vlivem šlapání?

Grade proposed by reviewer: C

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová