Vliv změny materiálu hřídelů dvoustupňové čelní převodovky na vybrané pevnostní charakteristiky

Tomáš Babka

Bakalářská práce

Anotace:

Bakalářská práce se zabývá návrhem dvoustupňové čelní převodovky a posouzením vlivu změny materiálu hřídelů na vybrané pevnostní charakteristiky. V první části práce je proveden návrh převodovky na základě analytických výpočtů, zahrnujících stanovení převodových poměrů, návrh ozubených kol, hřídelů a ložisek. Následně je vytvořen 3D model převodovky v programu Autodesk Inventor. V druhé části práce je provedena pevnostní analýza pomocí metody konečných prvků pro dvě materiálové varianty hřídelů, a to pro ocel 12 050 ve stavu žíhaném a ocel 14 220 cementovanou a kalenou. Hodnoceny jsou zejména hodnoty redukovaného napětí podle hypotézy von Mises, deformací a součinitele bezpečnosti. Výsledky ukazují, že změna materiálu nemá významný vliv na rozložení napětí ani deformací, avšak výrazně ovlivňuje součinitel bezpečnosti, který je vyšší u materiálu s lepšími mechanickými vlastnostmi. Práce tak potvrzuje význam volby materiálu z hlediska bezpečnostní rezervy konstrukce.

Abstract:

This bachelor thesis deals with the design of a two-stage spur gearbox and the evaluation of the influence of shaft material on selected strength characteristics. In the first part of the thesis, the gearbox is designed based on analytical calculations, including the determination of gear ratios, design of gears, shafts and bearings. Subsequently, a 3D model of the gearbox is created using Autodesk Inventor. In the second part, a strength analysis is carried out using the finite element method for two material variants of the shafts, namely steel 12 050 in the annealed condition and steel 14 220 case-hardened and quenched. The analysis focuses mainly on von Mises stress, deformation and the safety factor. The results show that the change of material has no significant effect on the distribution of stress and deformation, but significantly affects the safety factor, which is higher for the material with better mechanical properties. The thesis confirms the importance of material selection in terms of structural safety.

Klíčová slova

převodovka, čelní ozubení, hřídel, pevnostní analýza, metoda konečných prvků, Autodesk Inventor, materiál, gearbox, spur gears, shaft, strength analysis, finite element method

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 24. 4. 2026

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 22. 6. 2026
• Vedoucí: Ing. Martin Podařil, PhD.
• Oponent: Ing. Marek Šafář, PhD.

Vysoká škola technická a ekonomická v Českých Budějovicích

Bakalářský studijní program / obor:
Strojírenství / Strojírenství