Bachelor's Thesis

Kids platform pedal design for MTB bike

Final Thesis 1.78 MB Appendix 1.22 MB

Author of thesis: Bc. Michal Čiula

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. David Košťál, Ph.D.

Reviewer: Ing. Petr Šperka, Ph.D.

Abstract:

This bachelor’s thesis addresses the lack of suitable functional components in the field of children’s
cycling, specifically focusing on platform pedals for children’s mountain bikes (MTB). The current
market is characterized by a dichotomy between low-cost plastic pedals with insufficient grip and
high-end products with prohibitive pricing. The objective of this work is to develop an optimal
platform pedal design that reflects the anatomical characteristics of children aged 5 to 11, complies
with relevant safety regulations, and offers an economically viable alternative.
The objective was achieved through a comprehensive engineering design that integrates
conventional mechanical design methods with modern manufacturing technologies. The pedal
body was designed for additive manufacturing using Fused Deposition Modeling (FDM), enabling
cost-effective production and straightforward component replacement. The axle was subjected to
analytical strength assessments, including bending and fatigue analyses, in accordance with
applicable ASTM and ISO standards, ensuring the structural integrity of the assembly.
The resulting design is a fully functional prototype with platform dimensions of 85 × 85 mm,
corresponding to anthropometric data of the target user group. Structural analysis confirmed a high
level of safety under both static and dynamic loading conditions, including impact loads
corresponding to drops from heights up to 1.22 m (yield safety factor 𝑘𝑏 = 2,04). The axle support
system consists of a combination of a rolling-element bearing and a PTFE plain bearing, with a
calculated service life of 926 operating hours. The pedal incorporates replaceable traction pins to
enhance grip and complies with road safety regulations through the inclusion of reflectors.
This thesis provides a methodological framework for the application of additive manufacturing in
the development of dynamically loaded consumer products. It offers practical insights for designers
and the cycling community on addressing market gaps through the development of cost-efficient,
customizable, and safe mechanical components.

Keywords:

MTB, Kid pedal, 3D printing

Date of defence

11.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaCznamka

Grading

C

Process of defence

Student prezentoval výsledky své bakalářské práce a zodpověděl otázky oponenta. 1) Uveďte, zda, jak a k čemu jste použil AI LLM nástroje při vlastní práci a psaní textu? - zodpovězeno 2) Není místo D dle Obr. 1-1 v příloze 1 více nebezpečné než místo B? Bude v místě působit jak osová síla od třecího spoje, tak zatížení plynoucí z momentového účinku primárního zatížení osy. Můžete výpočet pro zmíněné místo přepočítat jako kontrolní výpočet pro 100 000 cyklů a pomocí Gerberova kritéria únavového porušení. - zodpovězeno 3) Jak byla zhodnocena pevnost vlastního plastového těla platformy pedálu? Nabízí se nějaká možnost základního analytického posouzení únosnosti? - zodpovězeno Ing.Šperka - Když se pedál protáčí, jak byste definoval zatížení? - částečně zodpovězeno Ing.Malý - Testoval jste vy, ale konstrukce je navrhovaná na dítě, proč nedošlo k porušení? - zodpovězeno

Language of thesis

Czech

Faculty

Fakulta strojního inženýrství

Department

Institute of Machine and Industrial Design

Study programme

Fundamentals of Mechanical Engineering (B-ZSI-P)

Specialization

Fundamentals of Mechanical Engineering (STI)

Composition of Committee

doc. Ing. Petr Svoboda, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Milan Omasta, Ph.D. (místopředseda)
doc. Ing. Milan Klapka, Ph.D. (člen)
Ing. Martin Malý, Ph.D. (člen)
Ing. Petr Šperka, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. David Košťál, Ph.D.

Cílem práce byla konstrukce dětského pedálu na MTB kolo. Student ve své práci poskytl velmi solidní přehled existujících řešení jdoucí do historie až k vynálezu pedálu samotného. Pozitivně hodnotím i rozvahy nad adekvátním rozměrem pedálu pro zvolenou věkovou kategorii a zjištění dostupnosti komerčních řešení. Samotná koncepce a konstrukce je připravena slušně. Odtud je ale práce spíše stručná. Ocenil bych více snímků pedálu, jednotlivých dílů, či alespoň nějaký řez modelem v CADu. Sestava pedálu v práci zcela chybí. Sice je v příloze kompletní model, nicméně k přístupu je již nutný specializovaný software. Pohledy přímo v práci by byly lepší. Stejně tak bych ocenil podrobnější komentář ke stavu pedálu po testovací jízdě. Bylo by vhodné pedál rozebrat, zjistit stav ložisek, jestli se například některé neprotáčelo apod. Co mi v práci ovšem chybí nejvíce je, je zaměření produktu. Není zde uvedeno, pro koho je určen. Je sice uvedena celková cena, ale ta je včetně výroby os nad horní hranicí nejdražších pedálů dostupných na trhu. Hlubší analýza a určení, pro koho může být výstup zajímavý, by určitě práci významně prospěla. Student sice v práci úspěšně splnil cíl – zkonstruoval funkční pedál, nicméně bez zmíněných pasáží to působí více jako hobby práce než vysokoškolská závěrečná práce. V práci pak nejsou ani instrukce pro kohokoliv, kdo by chtěl výrobu pedálu replikovat. Díly a konkrétní řešení musí hledat napříč prací. Shrnutí kroků v závěru by bylo užitečné.
Evaluation criteria Grade
Fulfilment of requirements and objectives of assignment B
Working process, extent and suitability of applied methods B
Scholarly contribution and originality C
Ability to interpret achieved results and draw conclusions B
Applicability of results in practice or theory D
Logical arrangement of thesis and its layout A
Grafic layout, used style and language level A
Work with used sources including quotations B
Student's independence when working on the topic B

Grade proposed by supervisor: C

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

Autor si v práci klade za cíl navrhnout konstrukci a vyrobit prototyp platformového pedálu pro dětské horské kolo, které bude respektovat specifika zvolené cílové skupiny. Dílčí cíle zahrnovaly průzkum trhu, volbu cílové skupiny, pevnostní analýzu, vlastní konstrukci a otestování prototypu vyrobeného ve strojLABu. Lze konstatovat, že všechny stanovené cíle a požadavky zadání byly splněny v nadprůměrné kvalitě. Odborná úroveň předložené bakalářské práce je velmi vysoká. Autor na základě průzkumu trhu identifikoval, že na trhu chybí střední třída dětských pedálů, neboť dostupné produkty jsou buď levné, bez pinů, anebo drahé s hliníkovým tělem. Práce obsahuje kvalitní a detailní analytické výpočty únosnosti osy. I přesto existují rezervy této kapitoly ve výpočtu mezního stavu únavy, které mohou znamenat nižší trvanlivost navržené hliníkové osy než tu, která byla vypočtena. Logika za pevnostními hledisky promlouvající do tvarování plastové platformy mohla být lépe popsána a mohlo by být uvedeno její základní dimenzování. Výkresová dokumentace má drobné rezervy především v oblasti geometrických tolerancí. Konstrukce byla zrealizována a její funkčnost ověřena. Text práce má dobrou strukturu i kvalitu obsahu. Z více míst se zdá, že pro tvorbu textu práce byly použity AI LLM nástroje. To však není nikde deklarováno kromě citace jednoho vytvořeného obrázku. Zároveň je zřejmé, že práce nese dostatečné prvky autorství studenta kladené na bakalářskou práci.
Evaluation criteria Grade
Fulfilment of requirements and objectives of assignment A
Working process, extent and suitability of applied methods B
Scholarly contribution and originality A
Ability to interpret achieved results and draw conclusions A
Applicability of results in practice or theory B
Logical arrangement of thesis and its layout A
Grafic layout, used style and language level A
Work with used sources including quotations C
Topics for thesis defence:
  1. Uveďte, zda, jak a k čemu jste použil AI LLM nástroje při vlastní práci a psaní textu?
  2. Není místo D dle Obr. 1-1 v příloze 1 více nebezpečné než místo B? Bude v místě působit jak osová síla od třecího spoje, tak zatížení plynoucí z momentového účinku primárního zatížení osy. Můžete výpočet pro zmíněné místo přepočítat jako kontrolní výpočet pro 100 000 cyklů a pomocí Gerberova kritéria únavového porušení.
  3. Jak byla zhodnocena pevnost vlastního plastového těla platformy pedálu? Nabízí se nějaká možnost základního analytického posouzení únosnosti?

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová