This master thesis focuses on design of steering wheel and clutch controller module for Formula Student car, The first part of this thesis is focused on communication protocol CAN and continues with explanation of reasons for development of this solution. Requirements for individual components of system are introduced in next part. At the end of the thesis the final electrical and hardware design is introduced as well as software design. The last part of this thesis is focused on simulation of system in race condition and evaluation of results.

Formula Student is a global engineering competition where university students collaborate to design, construct, and race formula-style cars. Aerodynamics is one aspect in the vehicle design that can improve on-track performance by increasing cornering and straight-line speed. To improve the aerodynamics of KTH Formula Student's DeV18 vehicle, the side structure is being redesigned. The current model, DeV17, features an underperforming tunnel-based side structure. To address this issue, this had the goal to investigate a new multi-element wing design that utilizes ground effect. The design study of the DeV18 vehicle is conducted using Siemens NX 2212 for 3D modelling and Simcenter Star-CCM+ 17.06.008-R8 for airflow simulations. To quickly investigate certain design parameters effect on the results, Design Manager Project inside Simcenter Star-CCM+ is used. The resulting side structure produces a total of 26 N of downforce and 6 N of drag at 40 kph, more than twice that of DeV17’s side structure while also producing less drag. Although this significant improvement compared to DeV17, it is believed that further increases in performance are necessary to compete with top teams. By using a more sophisticated method to optimize the multi-element wing, such as adjoint optimization, the concept could be improved. However, the overall potential of the concept is still considered too limited to achieve the desired performance goals, which is why it will no longer be investigated further.

Formula Student är en av de större tävlingarna för ingenjörs-studenter i världenoch går ut på att lag från olika universitet utvecklar samt bygger en racingbil somantingen drivs av en förbränningsmotor eller av eldrift. KTH Formula Studenttävlar i elbils-klassen och utvecklar just nu en ny bil för nästa års säsong. Dennabil skall vara fyrhjulsdriven med navmonterade motorer samt växellådor. Dessanya växellådor är av typen planetväxellådor på grund av det begränsade utrymmeti navet. Under detta arbete analyserades samt fastställdes det vilken konstruktionav dessa som skall väljas. Först fastställdes vilka krav som den nya växellådanskall uppnå samt vilka olika konstruktioner som skulle vara möjliga. Kraven somställdes var att växellådan skall ha en utväxling på 13.5 samt att den måste fårum i den 245 mm stora fälgen. De olika konstruktioner som analyserades var enenstegs-planetväxellåda (koncept 1), två seriekopplade enstegs-planetväxellådor(koncept 2) samt en Compound-planetväxellåda (koncept 3). Efter analys av dessatre koncept framkom det att koncept 3 bör väljas för vidareutveckling då dennauppfyller alla de krav som ställs på den. Skulle kraven kunna modifieras kan ävenkoncept 1 vara möjligt medans koncept 2 ansågs ej kunna uppfylla kraven.

Diplomová práce se zaměřuje na vypracování návrhu marketingové strategie vybrané organizace. Určuje, jaké jsou klíčové prvky pro vybudování marketingové strategie pro tým Formula Student s důrazem na inovaci v tomto odvětví motoristického sportu. Diplomová práce je rozdělena na tři části. První část se zabývá teoretickými poznatky a důležitými pojmi z oblasti marketingu, druhá část obsahuje základní informace o formulovém týmu a analýzu současného stavu. Poslední část obsahuje návrhy pro formulový tým TU Brno Racing.

Describe entire information about design of respective component in Formula (category Student) braking system is object of this thesis. Processing is divided to four main areas. The first one describes basic components in braking system, which goes on analysis of braking system in present used Formula Student Dragon 1. The second one, more spread part, consists of braking system proportioning for Formula Student Dragon 2, respecting pieces of knowledge from first generation Formula. The third part involves design single components of braking system for second generation Formula. This design is supported by measurements and results of calculations. The conclusion of master thesis involves design of caliper model and its FEM analysis.

Denna rapport utvärderar hur användningen av Drag Reduction System (DRS) skulle påverka accelerations-förlopp och energiförbrukningen vid konstant hastighet hos KTH Formula Student-bilen.Under åren har aerodynamikens betydelse inom racing ökat betydligt. För att anpassa och optimeraluftflödet runt fordonen använder motorsporter olika aerodynamiska komponenter. Generellt sett är lagenefter ökad lyftkraft mot marken(downforce) när de designar diverse aerodynamiska paket som visserligenförbättrar väggreppet men leder också till ökat luftmotstånd. Detta begränsar både topphastighet samtaccelerationsförmåga vilket leder till behovet av ett system som söker att motverka dessa begränsningar.DRS är ett system som oftast används inom motorsport och minskar luftmotståndet på raksträckor. Dettasystem fungerar som så att en mekanisk eller hydraulisk komponent öppnar vingelementen på bakvingen påraksträckor och därmed minskar luftmotståndet bilen upplever vilket ökar dess prestanda.Först gjordes en litteraturstudie för att identifiera vad som redan har undersökts för att således av-gränsa och få en ökad kunskap inom området. Baserat på resultaten från litteraturstudien och med hänsyntill de geometriska begränsningarna fastställdes nya anfallsvinklar för vingelementen när DRS är öppen.Därefter utfördes Computational Fluid Dynamics (CFD) simuleringar vid en hastighet på 40 km/hmed både öppen och stängd DRS för att utvärdera effekterna av de nya anfallsvinklarna. Resultaten visadeatt luftmotståndet minskade med cirka 55 %, medan lyftkraften som trycker ner bilen mot marken minskademed ungefär 25 %. Från detta beräknades accelerations- och hastighetsförlopp med max effekt från motorer-na samt körd sträcka under detta förlopp. Beräkningarna visade på ökad accelerationsprestanda redan eftermindre än 0,5 sekunder. Detta resulterade i en hastighetsskillnad redan vid cirka 50-60 km/h. Som en följdminskade den tid det tog att köra 60 meter med ungefär 15 hundradelar för öppen DRS jämfört med stängdDRS.För att utvärdera energiförbrukningen beräknades effekten, definierad som energi per sekund, somkrävs för att bibehålla hastigheten. Den sökta effekten beräknades med hjälp av hastighetsförloppet ochluftmotståndet vid varje hastighet. Resultatet blev att vid 40 km/h reducerades effektbehovet med 17 %,vid 100 km/h reducerades effektbehovet ännu mer ner till 36 % och vid 145 km/h, som är den maximalahastighet med stängd DRS enligt effektberäkningen, var reduceringen 40 %.Resultaten från denna studie indikerar på att luftmotståndet på bakvingen kan reduceras markant ge-nom att implementera DRS, som även ökar bilens hastighet, acceleration samt minskar energiförbrukningen.Vidare undersökningar rekommenderas för att etablera en helhetsbild av effekten av DRS på den verkligabanan Formula Student bilar tävlar på, i form av kurvtagning men även utvecklingen av en öppnings ochstängbar DRS. Dessutom rekommenderas vidare undersökning av hur det verkliga rullmotståndet förhållersig till luftmotståndet och lyftkraften för bilen i olika hastigheter.

Detta kandidatexamensarbete fokuserar på möjligheterna att implementera additiv tillverkning på en styrspindel, en av nyckelkomponenterna i en Formula Student-bil. Målet var att få en inblick i denna tillverkningsteknologi och se om det skulle vara lämpligt att byta KTH Formula Students nuvarande styrspindlar i aluminium (Alumec 89) till att vara gjorda av titan (Ti6AL4V) utan att öka vikten, samt inte förlora styvhet och styrka i konstruktionen. Baserat på den nuvarande geometrin av styrspindeln för KTH Formula Students senaste bil, eV12, designades nya styrspindlar i titan med programmet SolidWorks. Denna process gjordes med hjälp av erfarenhet inom styrspindelskonstruktion och intuition, genom att analysera och förändra designen i en iterativ process. Tre konstruktioner gjordes: en lätt version av den exisisterande, vilken var baserad på den existerande styrspindeln i aluminium, en ihålig version och en okonventionell version som utnyttjar designmöjligheter med additiv tillverkning. För att verifiera de tre olika titankonstruktionerna utfördes det en analys av den existerande styrspindeln. Genom att använda resultatet från denna analys kunde mål för styvhet och maximal spänning sättas för den nya titanstyrspindeln. Ingen av koncepten uppnådde de satte målen fullt ut, men värdefull insikt i design, hållfasthetslära och tillverkningsteknik erhölls. Det faktum att den specifika styvheten för titan är lägre än den för aluminium betyder att skulle vara svårt att göra en fungrande design utan användning av topologioptimeringsmjukvara, om vikt är en av de viktigaste faktorerna. Med mer bearbetningstid skulle dessa konstruktioner troligtvis kunna möta målen. / This bachelor thesis focuses on the possibility to implement additive manufacturing on the upright, one of the key components in a Formula Student car. The goal was to get an insight into this manufacturing technology and to see if it would be suitable to change KTH Formula Student’s current aluminium (Alumec 89) uprights to titanium (Ti6AL4V) ones, without gaining weight and losing stiffness and strength. Based on the current geometry of uprights for KTH Formula Student’s latest car, the eV12, new titanium uprights were designed using SolidWorks. This was done by using experience in upright design and intuition, by analysing and altering the designs in an iterative process. Three designs were made: a lighter version of the existing one, a hollow version and an unconventional version that utilises design possibilities with additive manufacturing. To verify the three different titanium designs, an analysis of the existing aluminium upright was performed. Using the results of this analysis, stiffness and maximum stress goals were set on the new titanium uprights. None of the concepts fully met the set goals, but valuable insight into design, solid mechanics and manufacturing methods was gained. The fact that specific stiffness of titanium is lower than that of aluminium means that it would be hard to make a proper design without the use of topology optimisation software, if weight is one of the most important factors. With more time, the designs would likely meet the set goals.

The engineering competition Formula Student has introduced a Driverless Vehicle (DV)class, which requires the students to develop a car that can autonomously make its wayaround a cone track. To ensure the safety of such a vehicle, an Emergency Brake System(EBS) is required. The EBS shall ensure transition to safe state for detection of a singlefailure mode. This thesis work covers the design of the EBS for KTH Formula Student(KTH FS).Due to the safety critical character of this system, the software part of the EBS, calledEBS Supervisor, has been analyzed in accordance with the safety standard ISO 26262 tosee if an improved safety could be achieved. The analysis has been perform according toPart 3: Concept phase of ISO 26262 with an item definition, Hazard Analysis and RiskAssessment (HARA), Functional Safety Concept (FSC) and Technical Safety Concept(TSC).The result of the analysis showed that the EBS Supervisor requires extensive redundanciesin order to follow ISO 26262. This includes an additional CPU as well as signal checksof inputs and outputs. Due to limited resources in terms of money and time within theKTH FS team, these redundancies will not be implemented. The process of working withthe safety standard did however inspire an increased safety mindset. / Ingenjörstävlingen Formula Student har introducerat en förarlös tävlingsklass (eng:Driverless Vehicle) som innebär att studenterna ska utveckla en bil som autonomt kan tasig runt en konbana. För att försäkra sig om säkerheten för ett sådant fordon krävs ettnödbromssystem (eng: Emergency Brake System (EBS)). EBS:en skall försäkra att enövergång till ett säkert tillstånd sker då ett singulärt fel upptäcks. Det här examensarbetetbehandlar designen av EBS:en för KTH Formula Student.På grund av den säkerhetskritiska karaktären hos detta system har mjukvarudelen avEBS:en, kallad EBS Supervisor, blivit analyserad utifrån säkerhetsstandarden ISO 26262för att se om en förbättrad säkerhet kunde uppnås. Analysen har blivit genomfördenligt Del 3: Konceptfas av ISO 26262 med item definition, Hazard Analysis and RiskAssessment, Functional Safety Concept och Technical Safety Concept.Resultatet av analysen visade att EBS Supervisor kräver omfattande redundanser föratt uppfylla ISO 26262. Detta inkluderar en extra CPU såväl som kontroller av inochutsignaler. På grund av begränsade resurser i form av pengar och tid inom KTHFS, valdes dessa redundanser att inte implementeras. Processen av att arbeta medsäkerhetsstandarden har dock inspirerat ett ökat säkerhetstänk.

The topic of this master degree thesis is Formula Car Steering System Design. The thesis analyses principles connected with the steering system, such as aligning torque, camber variation from steering or spindle height change, as well as the influence of the steering wheel geometry on these principles. The main part of this thesis is steering system designing for practical purposes in international competitions of university teams. The simulation of parts is processed by finite element method. Also included are the load transfer and the tyre data sets topics. The thesis concludes with a list of several examples of car setup for cornering.

In this thesis the requirements for a rear wheel steering mechanism aimed to be implementedon KTH:s Formula Student car were evaluated. The requirements were obtainedby using already known loads, an analysis of how the quickly the driver turns the steeringwheel during track driving from video material and the Formula Student rulebook whichthe car is designed after. After the requirements were produced a number of concepts wereproduced and evaluated against each other. The concept that was given the highest scorewas a rack and pinion concept with a rotary actuator which was developed further.The design was made by first selecting an actuator with a planetary gearbox that couldfulfill the speed and load requirements and afterwards with CAD a design that could beintegrated on the car was made. The concept weighed around 1,7 kg and was compatiblewith the requirements. / I detta arbete undersöktes kraven som ställs på ett bakhjulsstyrningssystem för implementering på KTH:s Formula Student bil. Kraven togs fram genom att använda redan kända laster, en analys av hur snabbt föraren svänger utifrån videomaterial samt regelboken som alla formulastudentbilar är konstruerade efter. Efter att kraven tagits fram utvärderades ett antal koncept där det bästa konceptet, kuggstångsmekanism med ett roterande ställdon utvecklades vidare. Prototypdesignen gjordes genom att först välja ett ställdon med planetväxellåda som skulle klara av kraven och därefter med hjälp av CAD skapa en integrerbar design. Det färdiga konceptet väger ca 1,7 kg och klarar alla ställda krav.