Второй этап компоновки имеет целью конструктивно оформить зубчатые колеса, валы, корпус, подшипниковые узлы.
Вычерчиваем шестерню и колесо по конструктивным размерам, найденным ранее.
Конструируем узел ведущего вала:
а) наносим осевые линии, удаленные от середины редуктора. Используя эти осевые линии, вычерчиваем в разрезе подшипники качения (можно вычерчивать одну половину подшипника, а для второй половины нанести габариты);
б) между торцами подшипников и внутренней поверхностью стенки корпуса вычерчиваем мазеудерживающие кольца. Их торцы должны выступать внутрь корпуса на 1—2 мм от внутренней стенки. Тогда эти кольца будут выполнять одновременно роль маслоотбрасывающих колец. Для уменьшения числа ступеней вала кольца устанавливаем на тот же диаметр, что и подшипники. Фиксация их в осевом направлении осуществляется заплечиками вала и торцами внутренних колец подшипников;
в) вычерчиваем крышки подшипников (см. рис. 9.31 - 9.33) с уплотнительными прокладками (толщиной ~ 1 мм) и болтами. Болт условно заводится в плоскость чертежа, о чем свидетельствует вырыв на плоскости разъема. Прорисовываем уплотнения манжетного типа.
г) переход вала к присоединительному концу выполняем на расстоянии 5—10 мм от торца крышки подшипника так, чтобы ступица муфты не задевала за головки болтов крепления крышки.
Аналогично конструируем узел ведомого вала. Обратим внимание на следующие особенности:
а) для фиксации зубчатого колеса в осевом направлении предусматриваем утолщение вала с одной стороны и установку распорной втулки - с другой;
б) проводим осевые линии и вычерчиваем подшипники;
в) вычерчиваем мазеудерживающие кольца, крышки подшипников с прокладками и болтами;
Конструируем редуктор в вышеуказанной последовательности, с учетом окончательных размеров быстроходного вала.
На ведущем и ведомом валах применяем шпонки призматические со скругленными торцами по ГОСТ 23360—78. Вычерчиваем шпонки, принимая их длины на 5 - 10 мм меньше длин ступиц.
Проверочные расчеты
После завершения конструктивной компоновки редуктора, когда определены и уточнены окончательные размеры всех его деталей, деталей открытой передачи и муфты, выбран режим смазки зацепления и подшипников, проводят ряд проверочных расчетов, которые должны подтвердить правильность принятых конструкторских решений.
8.1. Проверочный расчет шпонок
Призматические шпонки, применяемые в проектируемых редукторах, проверяют на смятие боковых поверхностей. Проверке подлежат две шпонки на тихоходном валу – под колесом и полумуфтой и одна шпонка на быстроходном валу – под шкивом.
Условие прочности:
, где
допускаемое напряжение смятия для стальных шпонок
Площадь смятия:
Шпонка под колесом тихоходного вала:
Шпонка под полумуфтой тихоходного вала:
Под шкивом быстроходного вала:
Выбранные шпонки выдерживают напряжения смятия.
8.2. Проверочный расчет стяжных винтов подшипниковых узлов
Стяжные винты (болты) диаметром d2 подшипниковых узлов – наиболее ответственные резьбовые детали редуктора, расположенные попарно около отверстий под подшипники. Их назначение – воспринимать силы, передаваемые на крышку редуктора внешними кольцами подшипников, и сжимать фланцы крышки и основания корпуса для предотвращения их раскрытия и утечки масла.
Стяжные винты рассчитывают на прочность по эквивалентным напряжениям на совместное кручение и изгиб.
1. Определяем силу, приходящуюся на один винт:
2. Принимаем:
Коэффициент затяжки: КЗ = 2; х = 0,3 – соединение чугунных деталей без прокладок.
3. Определяем механические характеристики материала винтов:
Предел прочности σВ = 500 Н/мм2; предел текучести στ = 300 Н/мм2;
Допускаемое напряжение:
4. Определяем расчетную силу затяжки винтов:
5. Выбираем установочные винты диаметром М14.
6. Определяем площадь опасного сечения:
7. Определяем эквивалентные напряжения:
Выбранные винты выдерживают заданную нагрузку.
8.3. Проверочный расчет валов
Проверочный расчет валов на прочность выполняют на совместное действие изгиба и кручения. При этом расчет отражает разновидности цикла напряжений изгиба и кручения, усталостные характеристики материала валов, размеры, форму и состояние поверхности. Проверочный расчет проводится после завершения конструктивной компоновки и установления окончательных размеров валов.
А. Быстроходный вал:
1. Определяем напряжения в опасных сечениях вала.
а) Нормальные напряжения изменяются по симметричному циклу, при котором амплитуда напряжений равна расчетным напряжениям изгиба.
где
Wнетто – осевой момент сопротивления сечения вала, определяем из таблицы 11.1 [ист. 4 стр. 270].
М1 =106,8 Н*м – приложен к 5-ой ступени ослабленной зубьями шестерни
М2 =167 Н*м – приложен к 4-ой ступени ослабленной канавкой d4 = 48 мм.
М3 =186,7 Н*м – приложен к 4-ой ступени ослабленной канавкой d4 = 42 мм.
Расчет проводим для сечения минимального диаметра
б) Касательные напряжения изменяются по отнулевому циклу, при котором амплитуда цикла равна половине расчетных напряжений кручения.
где
Wρнетто – полярный момент инерции сопротивления сечения вала, определяем из таблицы 11.1 [ист. 4 стр. 270].
Мк = 100 Н*м – приложен ко всем ступеням вал-шестерни.
Тогда
2. Определяем коэффициенты концентрации нормальных и касательных напряжений:
3. Определяем коэффициенты концентрации нормальных и касательных напряжений:
Кσ = 2,08 – эффективный коэффициент концентрации напряжений определяем по таблице 11.2 [ист. 4 стр. 271…272].
Кτ = 1,7 – эффективный коэффициент концентрации касательных напряжений определяем по таблице 11.2 [ист. 4 стр. 271…272].
Кd = 0,8 – коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения вала определяем по таблице 11.3 [ист. 4 стр. 272].
КF4 = 0,86 – коэффициент влияния шероховатости определяем по таблице 11.4 [ист. 4 стр. 272].
Тогда:
4. Определяем пределы выносливости в расчетном сечении вала. Материал валов Сталь 40ХН ГОСТ 4543 – 71 вид термообработки – улучшение.
5. Определяем коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям.
6. Определяем общий коэффициент запаса прочности в опасном сечении вала.
Б. Ведомый вал
1. Определяем напряжения в опасных сечениях вала.
а) Нормальные напряжения изменяются по симметричному циклу, при котором амплитуда напряжений равна расчетным напряжениям изгиба.
где
Wнетто – осевой момент сопротивления сечения вала, определяем из таблицы 11.1 [ист. 4 стр. 270].
М3 = 332 Н*м – приложен ко 2-й ступени ослабленной канавкой 
.
б) Касательные напряжения изменяются по нулевому циклу, при котором амплитуда цикла равна половине расчетных напряжений кручения.
где
Мк =550 Н*м – приложен ко всем ступеням, кроме 4-ой
Тогда:
2. Определяем коэффициенты концентрации нормальных и касательных напряжений:
Кσ2 = 2,01 – эффективный коэффициент концентрации напряжений определяем по таблице 11.2 [ист. 4 стр. 271…272].
Кτ2 = 1,65 – эффективный коэффициент концентрации касательных напряжений определяем по таблице 11.2 [ист. 4 стр. 271…272].
Кd2 = 0,73 – коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения вала определяем по таблице 11.3 [ист. 4 стр. 272].
КF2 = 0,86 – коэффициент влияния шероховатости определяем по таблице 11.4 [ист. 4 стр. 272].
Тогда
3. Определяем пределы выносливости в расчетном сечении вала. Материал вала Сталь 40ХН ГОСТ 4543 – 71 вид термообработки – улучшение.
4. Определяем коэффициенты запаса прочности по нормальным и касательным напряжениям.
5. Определяем общий коэффициент запаса прочности в опасном сечении вала.
Как показывают расчеты, запас прочности валов в опасных сечениях в несколько раз превышает допустимое значение. Однако снижать диаметры валов или уменьшать механические характеристики материалов не следует, так как это снизит жесткость валов, что негативно скажется на работе конического зацепления.
Конструкторская часть
Конструктивной разработке и компоновке подлежат: зубчатая (червячная) передача редуктора, корпус редуктора, быстроходный и тихоходный валы, подшипниковые узлы, элементы открытых передач (шестерни, звездочки, шкивы), муфтовые соединения, двигатель – все то, что составляет приводное устройство (привод).
При разработке чертежа общего вида привода ищут такое расположение узлов и деталей, при котором при их наименьших габаритах создаются наибольшие удобства для монтажа и эксплуатации.
Исходными данными для конструирования деталей и узлов являются результаты задач, выполненных ранее, в эскизном проекте.
Согласно техническому заданию на курсовой проект разрабатываем чертеж: общего вида привода, сборочный чертеж редуктора, чертеж тихоходного вала, конического колеса, и корпуса редуктора.
Разработку конструкторской документации проводим в соответствие с требованиями ЕСКД и указаниями изложенными в задаче 10 [ист. 4 стр. 158…265] и задаче 13 и 14 [ист. 4 стр. 280…350].
9.1. Выбор смазочных материалов и способов смазывания
Для смазывания зубчатых передач наиболее удобно использовать картерный способ смазывания. Картерное смазывание применяется при окружных скоростях колес до 12,5 м/с. Вязкость масла выбирается в зависимости от окружной скорости колес. Выбираем сорт масла по табл. 11.1-11.2 ист.2 стр.198. При окружных скоростях от 2 до 5 м/с рекомендуемая кинематическая вязкость масла 34 мм2/с. Данной вязкости соответствует масло И-Г-А-32 ГОСТ 17479.4-87.
Окружная скорость зубчатых колес достаточная для того, чтобы масло разбрызгивалось по всему корпусу и попадало в подшипники, по этому подшипники будут смазываться тем-же маслом, что и зубчатая передача.
Необходимый объем масла определяется из следующих соображений: уровень окунания должен быть не менее двойной высоты зуба. Рекомендуемая глубина окунания 20…25 мм. Выбираем глубину окунания 25 мм. Тогда необходимый уровень масла относительно дна корпуса будет 42 мм. Требуемый объем масла:
Для цепной передачи будем использовать периодическое смазывание цепи пластичной смазкой.
9.2. Проектирование корпуса редуктора
Определяем основные размеры корпуса редуктора:
1. Толщина стенки корпуса
Принимаем 
2. Для крепления корпуса редуктора к плите или раме в опорной поверхности его делают фланцы, в которых размещают крепежные винты. Диаметр крепежных винтов выбирается из табл.6[6] в зависимости от межосевого расстояния 
, количество болтов 4.
3. Диаметр болтов, стягивающих крышку и корпус был определен в пункте 8.2:
Основная проработка корпусных деталей редуктора производится при разработке сборочного чертежа редуктора. Назначение корпуса - размещение всех необходимых деталей и узлов редуктора. Сначала разрабатываются подшипниковые узлы редуктора, затем определяются общие габариты корпусных деталей (ширина, высота, длина), а также внутренние размеры корпуса. Толщина стенки при этом выбирается в зависимости от размеров самого корпуса, но должна быть не мене 6 мм для литых чугунных корпусов. Так как редуктор имеет небольшие размеры, выбираем толщину стенки 8 мм. Далее выбираем способы соединения крышки корпуса с корпусом, определяем необходимое количество болтов (винтов), выбираем способы крепления подшипниковых крышек к корпусу. Затем необходимо предусмотреть отверстия для таких конструктивных элементов как пробка для слива масла, щуп (маслоуказатель), смотровая крышка, отдушина. При этом необходимо руководствоваться типовыми прогрессивными конструкциями и выбирать наиболее удобный вариант относительного расположения деталей. Завершающим этапом проработки корпуса является оформление крепежных отверстий для монтажа самого редуктора, а также ушей (отверстий под рым-болты) предусмотренных для подъема редуктора механическими кранами.
Для того чтобы корпус был достаточно жестким и прочным, сопрягаемые стенки корпуса необходимо скруглять радиусом не менее 10 мм. Слишком маленький радиус приводит к тому, что корпус получается хрупким. Слишком большие радиусы тоже выбирать не стоит, так как это увеличивает затраты на литье корпуса. По этому литейные радиусы выбираем из интервала 10…40мм.
9.3. Выбор муфты
Выбор типа муфты зависит от условий эксплуатации привода, кинематических параметров на стыкуемых валах, а также от условий и точности монтажа привода. В нашем приводе муфтой стыкуются вал редуктора и рабочей машины. При небольших частотах вращения и больших крутящих моментах рекомендуется применять цепные муфты.
Цепные муфты относятся к стандартным и подбираются по номинальному крутящему моменту на стыкуемых валах. Выбираем муфту, рассчитанную на номинальный крутящий момент Т=1100 Н*м, с диаметром посадочного отверстия 48 мм.
Условное обозначение - Муфта МЦ 1100-48-11 ГОСТ 20742-93
9.4. Разработка чертежа общего вида привода
Определяем главные размеры рамы:
1. Определяем диаметр фундаментных болтов:
Принимаем 
2. Определяем высоту швеллеров, для монтажа редуктора:
Принимаем 
Разработку чертежа общего вида привода проводим согласно рекомендациям ист.2 стр.371-377.
Чертеж общего вида привода устанавливает положение элементов кинематической схемы привода, а также расстояния между концами валов, стыкуемых муфтами. На чертеже общего вида показываем расстояния между отверстиями крепежа электродвигателя и редуктора. Для монтажа приводных устройств широко используются рамы, сваренные из сортового проката: швеллеры, уголки, двутавры.
Для монтажа самой рамы выбираем фундаментные болты с разжимной цангой с диаметром резьбы М16. Такие болты наиболее сильно сцепляются с фундаментом, что способствует повышению жесткости конструкции и эффективной компенсации вибраций, возникающих при работе привода. Необходимое количество болтов - 8 (по 2 на крепление каждого швеллера). Для увеличения жесткости конструкции рамы швеллера свариваются металлическими полосками.