Master's Thesis

Optimisation of the Formula student suspension

Final Thesis 6.14 MB

Author of thesis: Bc. Jiří Koudelík

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Jiří Míša

Reviewer: Ing. Jan Fojtášek, Ph.D.

Abstract:

The master's thesis deals with the design and optimization of the suspension system of a Formula Student racing car. Based on the vehicle design parameters, an analytical calculation of the spring stiffness and damping coefficient was carried out. Subsequently, simulations using a quarter-car model and a multi-body vehicle model were performed to verify the correctness of the design. Finally, testing was conducted on a four-post road simulator.

Keywords:

Formula Student, Vertical Dynamics, Suspension systém, Damping, Quarter-car model, Multi-body vehicle model, Four-post rig testing.

Date of defence

16.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Student prezentoval zkušební komisi svou závěrečnou práci a zodpověděl otázky oponenta. Otázky oponenta: 1) Jakým způsobem byla měřená data z reálného testu validována vůči výsledkům modelů? Popište prosím, jak by bylo možné na základě měření zpřesnit parametry modelu? Hodnocení: Zodpovězeno. 2) Popište prosím, co plyne z citlivostní analýzy přední nápravy (obr. 68). Hodnocení: Zodpovězeno. Následně odpovídal na otázky členů zkušební komise: 1) Jak byla určena jízdní frekvence? Hodnocení: Zodpovězeno. 2) Jak je definována DLC? Hodnocení: Zodpovězeno. 3) Jak byly vyhodnoceny síly pod kolem? Hodnocení: Částečně zodpovězeno. 4) Jaké úseky byly uvažovány při vyhodnocování kritérií? Hodnocení: Zodpovězeno. 5) Jaký byl HSC? Hodnocení: Zodpovězeno. 6) Jak byly měřeny síly pod koly? Hodnocení: Zodpovězeno. 7) Jak byla definována vysoká a nízká rychlost? Hodnocení: Zodpovězeno. 8) Byl uvažován i popis řidičů? Hodnocení: Zodpovězeno. 9) Docházelo k odskoku kola? Hodnocení: Zodpovězeno. 10) Zohledňujete při návrhu aerodynamiku? Hodnocení: Zodpovězeno.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

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

Composition of Committee

doc. Ing. Petr Porteš, Ph.D. (předseda)
prof. Ing. František Bauer, CSc. (místopředseda)
RNDr. Dr. Jiří Kalčík (člen)
Ing. Zdeněk Novosad (člen)
Ing. František Zapletal, Dr. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Jiří Míša

Diplomová práce se zabývá problematikou vertikální dynamiky vozidla kategorie Formula Student a návrhem jeho odpružení s využitím výpočtových metod, simulací a experimentálního ověření. V úvodní části student zpracoval rešerši zaměřenou na vozidla Formula Student, jejich specifika a základní principy vertikální dynamiky. Součástí rešerše je rovněž přehled metod používaných pro simulaci a měření vertikální dynamiky v automobilovém průmyslu, který vytváří vhodný teoretický základ pro navazující praktickou část práce.

Při návrhu odpružení student vycházel ze zkušeností získaných během předchozího vývoje vozidel týmu a z dostupných měřených dat. Návrh reflektuje známé požadavky na chování vozidla a jeho zamýšlené použití. Oceňuji zejména skutečnost, že již ve fázi návrhu bylo zohledněno celé spektrum nastavení tlumičů i různé varianty tuhosti pružin a jejich charakteristik. Tento přístup umožňuje lépe identifikovat polohu základního nastavení v rámci celého rozsahu možností a poskytuje vhodný základ pro následnou optimalizaci jízdních vlastností během testování vozidla. Pozitivně hodnotím také zahrnutí reálné tuhosti pneumatik do výpočtů, což přispívá k vyšší vypovídací hodnotě výsledků.

Student projevil vlastní iniciativu při návrhu metodiky zpracování a vyhodnocení naměřených dat. V práci zpracoval rozsáhlý soubor dat ze simulací i experimentálních měření na dynamické zkušebně. Oceňuji způsob, jakým student dokázal propojit výpočtové metody, softwarové nástroje pro multibody simulace a modely vertikální dynamiky s více stupni volnosti s reálným měřením a následným vyhodnocením dat. Citlivostní analýza zpracovaná v rámci práce představuje hodnotný podklad pro budoucí vývoj a návrh dalších vozidel týmu. Současně student díky této analýze získal hlubší porozumění vlivu jednotlivých parametrů vozidla na jeho výsledné chování a mohl si ověřit, jak výrazný dopad mohou mít jednotlivé konstrukční či nastavovací změny na celkovou charakteristiku vozidla.

Student postupoval při řešení práce systematicky a chronologicky. Jednotlivé cíle práce plnil průběžně, svědomitě a s odpovídající odbornou úrovní. Pracoval samostatně, na konzultace byl vždy dobře připraven a aktivně přistupoval k řešení vzniklých technických problémů. Práce obsahuje několik drobných formálních a jazykových nedostatků v podobě překlepů, které však nesnižují její odbornou úroveň ani celkovou hodnotu.

Stanovené cíle diplomové práce byly splněny. Práci doporučuji k obhajobě
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosažené výsledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti B
Grafická, stylistická úprava a pravopis B
Práce s literaturou včetně citací B
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Jan Fojtášek, Ph.D.

Tato práce se zabývá návrhem a optimalizací odpružení zavěšení kol závodního monopostu Formule Student. Rešeršní část práce se zabývá především konstrukčním řešením zavěšení vozidel v této kategorii, popisem modelů pro analytické výpočty vertikální dynamiky vozu a metodami testování. V praktické části práce jsou pak podrobně popsána kritéria, na jejichž základě student odvodil návrh tuhosti pružin a tlumení. Dále pak byl daný koncept pečlivě analyzován pomocí analytických výpočtů a MBS simulací. Celá práce je završena testováním na dynamické zkušebně pomocí 4-post testrigu a výsledky reálného testu jsou porovnány s výsledky obou výpočtů.

Ocenit lze zejména sestavenou kompletní metodiku pro návrh a ověření tuhosti a tlumení podvozku ve verzi s oddělenými pružinami a tlumiči pro klopení a paralelní zdvih kol. Kombinací analytického a numerického výpočtu s výsledky reálného testování na dynamické zkušebně student prokázal široký přehled znalostí v oblasti dynamiky zavěšení, matematického modelování i senzoriky a provádění měření. Autor vhodně využil týmové spolupráce při vývoji závodního monopostu, díky tomu převyšuje standardní úroveň diplomových prací. Realizací kompletní metodiky od teorie až po testování vyrobeného monopostu byly cíle práce splněny nad rámec zadání. Celý postup je pečlivě popsán a může sloužit jako návod pro další evoluci závodního vozu. Až na drobné překlepy, lehké formální nedostatky a občasné chyby v citacích lze konstatovat, že práce je na velmi dobré úrovni, obsahuje prohlášení autora o použití generativní AI s názvy použitých nástrojů a doporučuji ji k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry B
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti B
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A
Topics for thesis defence:
  1. Jakým způsobem byla měřená data z reálného testu validována vůči výsledkům modelů? Popište prosím, jak by bylo možné na základě měření zpřesnit parametry modelu.
  2. Popište prosím co plyne z citlivostní analýzy přední nápravy (obr. 68).

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová