Master's Thesis

Test device for impact tests of LEGO® models

Final Thesis 4.6 MB Appendix 2.22 MB

Author of thesis: Ing. Jana Lajdová

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Jozef Dlugoš, Ph.D.

Reviewer: Ing. Kamil Řehák, Ph.D.

Abstract:

The thesis deals with the design and implementation of a device for guiding and accelerating LEGO® models for crash testing purposes. The thesis analyzes the design of a mechanism that ensures controlled acceleration of the model to a target speed of 4 m·s-1  and its guidance along the track until impact with a rigid obstacle. The design focused on ease of manufacturing, reliability, and repeatability of experiments. The resulting device enables efficient crash simulation testing with LEGO® models and provides a basis for further experimental studies in the field of scaled crash modelling.

Keywords:

crash tests, propulsion systems, LEGO®, LEGO® Challenge

Date of defence

15.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Studentka seznámila zkušební komisi s průběhem a výsledky své závěrečné práce. Následně zodpověděla otázky oponenta: 1. Prosím o zhodnocení nutných konstrukčních úprav pro dosažení rychlosti 6 m/s, kterou v práci zmiňujete jako cílovou u analytických výpočtů. 2. Prosím o analýzu výsledků na obrázku 57 a 58. 3. Prosím o postup odladění nastavení stavu pro dosažení cílové rychlosti bez nutnosti využití testovaného vzorku. Jaké lze předpokládat limitace parametrů u testovaného vzorku Lega? Dále odpovídala na otázky členů komise: 1. Jaké je potenciální praktické využití výsledků vaší práce? (Zodpovězeno) 2. Jak jste nastavila váhy jednotlivých hodnoticích kritérií? (Zodpovězeno) 3. Lze kvantifikovat míru poškození/rozpadu Lego modelu vozidla? (Zodpovězeno) 4. Jakým způsobem by ovlivnila zvýšená teplota plastové součásti testovacího stavu a Lego model vozidla? (Zodpovězeno) 5. Jaký vliv má okolní teplota na opakovatelnost měření? (Částečně zodpovězeno) 6. Jaké je využití nárazových simulací Lego modelů vozidel? (Zodpovězeno) 7. Jak jste získala vstupní parametry vrtačky využívané v dynamickém modelu? (Zodpovězeno)

Language of thesis

Slovak

Faculty

Fakulta strojního inženýrství

Department

Institute of Automotive Engineering

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. Jozef Dlugoš, Ph.D.

Pani Lajdová na záverečnej práci pracovala zodpovedne od okamihu priradenia zadania. Hlavný cieľ práce bol zostrojiť urýchľovač modelov automobilov stavebnice LEGO®.
Úvodná rešerš o dĺžke 13 strán zameraná na čelné nárazové skúšky vozidiel nemá na riešenie práce až taký výrazný vplyv. Až druhá časť rešerše (5 strán) pojednáva o urýchľovacích zariadeniach, ktoré sa na čelné nárazové skúšky používajú. Ale ako autorka sama poznamenáva, v oblasti nárazových skúšok je veľa informácií verejne nedostupných.
Ďalej je predstavených niekoľko možných technických riešení urýchľovačov, ktoré sú kriticky ohodnotené. Víťazné riešenie je ďalej popisované prezentáciou jednotlivých jeho dielov. Počas kompletovania zostavy študentka správne analyzovala problém s rozbehom pohonu, ktorý vyriešila použitím elektromagnetickej spojky. Finálny návrh je overený analytickými výpočtami a numerickou simuláciou. Pri vyhodnotení numerickej simulácie študentka v texte vyhodnocuje výsledky s koncovou rýchlosťou 6 m·s-1. Avšak graf na Obr. 58 končí na rýchlosti 5 m·s-1.
Po fyzickom zostrojení navrhovaného mechanizmu bola jeho funkčnosť overená experimentálne, takže cieľ záverečnej práce bol jednoznačne splnený.
Evaluation criteria Grade
Fulfilment of requirements and objectives of assignment A
Working process, extent and suitability of applied methods A
Scholarly contribution and originality B
Ability to interpret achieved results and draw conclusions B
Applicability of results in practice or theory A
Logical arrangement of thesis and its layout A
Grafic layout, used style and language level A
Work with used sources including quotations A
Student's independence when working on the topic B

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Kamil Řehák, Ph.D.

Diplomová práce se zabývá konstrukčním návrhem testovacího zařízení pro realizaci nárazových zkoušek modelů stavebnice LEGO. Celá práce je zpracována na 62 stranách, přičemž je užito 96 zdrojů. Vzhledem k charakteru využití informačních zdrojů považuji celkový počet zdrojů za adekvátní. Rešeršní část je obsažena na 19 stranách a zahrnuje informace o nárazových zkouškách z pohledu nezávislých organizací, které se zabývají testováním a hodnocením bezpečnosti vozidel, a popis jednotlivých zařízení, která se používají pro realizaci zkoušek. Kapitolu týkající se nezávislých organizací lze vzhledem k tématu práce považovat za okrajové téma, proto by bylo možné doporučit její zkrácení. Kapitola zaměření na zařízení využívaných při zkouškách je klíčovou rešeršní kapitolou, na kterou je následně vhodně navázáno samotným návrhem zařízení pro vedení a urychlení modelu ze stavebnice LEGO. Tato kapitola je zpracována na dobré úrovni a popisuje celý přístup k řešení včetně kladů a záporů jednotlivých variant. Samotná identifikace konceptu vhodného pro detailní rozpracování je stanoveno na základě multikriteriálního přístupu, což hodnotím pozitivně. Konstrukce zařízení je popsána opět detailně, a to včetně navazující úpravy realizované za účelem snížení zástavbových rozměrů. Výsledný návrh testovacího stavu je podpořen analytickými výpočty, zjednodušeným výpočtovým modelem či jednoduchým experimentem. Na závěr je realizováno měření se stavebnicí LEGO, kde bylo dosaženo dobré opakovatelnosti spolu s minimální rychlostí vozidla převyšující 4 ms-1. Práce je psána čtivou formou, avšak obsahuje některá nepřesná vyjádření spolu s nevhodně zvolenými obrázky. Práce je celkově zpracována na velmi dobré úrovni, proto práci doporučuji k obhajobě.
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 B
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 A
Topics for thesis defence:
  1. Prosím o zhodnocení nutných konstrukčních úprav pro dosažení rychlosti 6 m/s, kterou v práci zmiňujete jako cílovou u analytických výpočtů.
  2. Prosím o analýzu výsledků na obrázku 57 a 58.
  3. Prosím o postup odladění nastavení stavu pro dosažení cílové rychlosti bez nutnosti využití testovaného vzorku. Jaké lze předpokládat limitace parametrů u testovaného vzorku Lega?

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová