轻型龙门铣床横梁升降机构的蜗轮箱设计
摘 要
本设计主要是基于轻型龙门铣床，详细介绍蜗轮箱的传动，内容着重于介绍设计的理论基础、设计方法、设计参数及数据的分析选择等，使大家对他们更加熟悉，推广蜗杆传动更广泛的应用。
关键词：蜗轮箱；圆柱蜗杆；啮合；减速器
翻译：
This design is mainly based on light Longmen milling machine, with the transmission gear box, focuses on the design theory, design method, design parameters and the data analysis, the more familiar to them, application of worm drive broader.
Keywords: worm gear box; cylindrical worm; reducer;gear
第一章
1.1轻型龙门铣床简介
1.定义
龙门铣床简称龙门铣，是具有门式框架和卧式长床身的铣床。龙门铣床上可以用多把铣刀同时加工表面，加工精度和生产效率都比较高，适用于在成批和大量生产中加工大型工件的平面和斜面。数控龙门铣床还可加工空间曲面和一些特型零件。
2.结构
龙门铣床由门式框架、床身工作台和电气控制系统构成。
门式框架由立柱和顶梁构成，中间还有横梁。横梁可沿两立柱导轨作升降运动。横梁上有1～2个带垂直主轴的铣头，可沿横梁导轨作横向运动。两立柱上还可分别安装一个带有水平主轴的铣头，它可沿立柱导轨作升降运动。这些铣头可同时加工几个表面。每个铣头都具有单独的电动机（功率最大可达150千瓦）、变速机构、操纵机构和主轴部件等。
卧式长床身上架设有可移动的工作台，并覆有护罩。加工时，工件安装在工作台上并随之作纵向进给运动。
龙门铣床还有一些变型以适应不同的加工对象。
①龙门镗铣床：横梁上装有可铣可镗的铣镗头，其主轴（套筒或滑枕）能作轴向机动进给并有运动微调装置,微调速度可低至5毫米/分。可进行镗孔及铣削作业。
②龙门钻铣床：横梁上装有动力头，通过接杆装钻头或铣刀，可完成钻孔及铣削作业。
龙门铣床床身上装设有X轴导轨，龙门铣床工作台跨越紧固在该床身上。工作台上方活动跨越架设有龙门架，龙门架还包括有：龙门架拖板，龙门架拖板活动夹持于该X轴导轨上。Z轴导轨，装设于龙门架上。横梁，该横梁装设有一Z轴拖板，横梁通过该Z轴拖板而活动夹持于该Z轴导轨上，横梁上还装设有Y轴导轨。 铣削装置，龙门铣床铣削装置活动装设于该Y轴导轨上，使该龙门架在数控电路控制系统的控制下，作X、Y、Z三轴的立体空间铣削加工。该数控龙门铣床具有高精度的铣、钻、镗、削等操作。
3.性能特点
龙门铣床具有足够的刚性，效率高，操作方便，结构简单，性能全面性等特点。
其具体的性能特点根据种类、型号以及厂家各有不同，与所采用的技术有很大关系。以之前提到的SK系列三轴数控龙门铣为例，其性能特点在于：
1) 立铣头配置TX400重型龙门铣头，双矩形导轨，刚性强；
2) 铣头装滚珠丝杠、气动拉刀装置、有伺服电机驱动；
3) 侧铣头配置V5型龙门铣头，加装独立润滑装置，升降由普通减速机传动，变频调速；
4) 普铣/数控铣一键式转换三轴数控系统，即可编程操作又能利用扩展面板手动操作，在实际机械加工过程中实现性极强；
5) 床身进退、横梁上下、立铣头上下均配台湾滚珠丝杠，由伺服电机驱动；
6) 配美国马丁公司同步带、同步轮；
7) 手持式电子手轮单元，方便三轴对刀；
8) 独特的横梁升降安全连锁装置，保证机床的重复定位精度；
9) 台标摆线泵组连续润滑，故障率低。
4．热变形
原因：在内外热源的影响下，龙门铣床各部件将发生不同程度的热变形，使工件与刀具之间的相对运动关系遭到破环，对于龙门铣床来说，因为全部加工过程是计算的指令控制的，热变形的影响就更为严重。
为了减少热变形，在龙门铣床结构中通常采用以下措施。
1．控制温升在采取了一系列减少热源的措施后，热变形的情况将有所改善。但要完全消除龙门铣床的内外热源通常是十分困难的，甚至是不可能的。所以必须通过良好的散热和冷却来控制温升，以减少热源的影响。其中部较有效的方法是在龙门铣床的发热部位强制冷却，也可以在龙门铣床低温部分通过加热的方法，使龙门铣床各点的温度趋于一致，这样可以减少由于温差造成的翘曲变形。
2．减少发热龙门铣床内部发热时产生热变形的主要热源，应当尽可能地将热源从主机中分离出去。
3．主轴箱的改进对于龙门铣床的主轴箱，应尽量使主轴的热变形发生在刀具切入的垂直方向上。这就可以使主轴热变形对加工直径的影响降低到最小限度。在结构上还应尽可能减小主轴中心与主轴向地面的距离，以减少热变形的总量，同时应使主轴箱的前后温升一致，避免主轴变形后出现倾斜。
4．改善龙门铣床机构在同样发热条件下，龙门铣床机构对热变形也有很大影响。如龙门铣床过去采用的单立柱机构有可能被双柱机构所代替。由于左右对称，双立柱机构受热后的主轴线除产生垂直方向的平移外，其它方向的变形很小，而垂直方向的轴线移动可以方便地用一个坐标的修正量进行补偿。
目录
摘要…………………………………………………………………………………………………2
第一章
1.1龙门铣床简介…………………………………………………………………..…………..3
1.2蜗轮箱的背景………………………………………………………………………………4
第二章
2.1圆柱蜗杆传动的几何形状……………………..…………………………………………..5
2.2圆柱蜗杆传动的啮合情况…………………………………………………………………9
2.3普通圆柱蜗杆传动的主要参数及其选择………………………………………..………16
第三章
3.1圆弧圆柱蜗杆传动的形成和特点………………………………………………………,,21
3.2蜗杆传动的啮合几何学…………………………………………………………………..26
3.3蜗杆传动的受力分析和计算载荷………………………………………………………..27
第四章
4.1蜗轮箱的装配……………………………………………………………………………..29
4.2蜗杆传动几何计算………………………………………………………………………..35
第五章 总结………………………………………………………………………………………38
附录………………………………………………………………………………………………..39
致谢………………………………………………………………………………………………..41
