自环面蜗杆传动问世以来,已在重型机械传动领域得到广泛应用,但是这种蜗杆在实际加工过程中十分容易出现齿厚不均现象,导致蜗杆与蜗轮不能正确啮合,经跑合后蜗杆齿形失真,引起传动不平稳、承载能力减小等一系列问题。为了提高环面蜗杆加工精度和加工范围,本文根据范成原理设计了一台环面蜗杆数控加工专用机床,对该机床的动态特性和热特性进行分析,得到热源对机床加工精度的影响规律,为减小机床热变形,提高机床加工精度提供了理论依据。基于微分几何原理和数据矩阵理论,推导了平面二次包络环面蜗杆的接触线方程和齿面方程;在分析平面二次包络环面蜗杆成型机理的基础上,基于范成原理,提出了环面蜗杆数控加工专用机床的传动方案,分析了机床的基本运动,并对机床主传动及进给传动进行了结构设计及校核。运用UG建立机床整机的三维实体模型,对机床动态特性进行有限元分析,得到了机床整机及主要部件的固有频率和工件在周期性激振力作用下的响应曲线。基于传热学理论分析了机床主要热源,并对机床主要热源发热量进行了计算;对机床主轴箱、进给系统和整机进行了热特性分析,得到了热变形分布规律,通过热-结构耦合分析,得出机床整机热变形规律及对机床精度的影响规律。