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滚珠丝杠副与直线导轨副共同组成了应用广泛的机械传动装置

滚动功能部件是通过滚动体在接触滚道中的滚动，将传统的滑动摩擦传动形式转换为滚动摩擦传动，从而大大提高传动效率和运动精度的精密关键部件。滚动功能部件主要包括滚动丝杠副、滚动直线导轨副、滚柱花键、滚动直线运动装置等，其应用广泛，从数控机床行业逐渐拓展到医疗器械、新能源汽车、机器人等智能化行业，其中滚珠丝杠副和滑动直线导轨副的组合技术发展最快、产业化程度最高、应用领域最广。

其中核心部件滚动丝杠副（滚珠、滚柱两大类滚子）是一种可以将旋转运动与直线运动进行双向转换的传动元件，相较传统的滑动丝杠副传动效率更高。滚动丝杠副构件间的可动联接不借助于运动副本身，而是通过在丝杠和螺母之间的中间元件滚珠来实现，从而以滚动摩擦代替了滑动摩擦。与传动的滑动丝杠副相比，滚珠丝杠副只需要原来的三分之一动力即可达到同一水平的传动效果，其能够减少传动副摩擦、提高传动效率，能够更好满足现代机械传动在高速度、高效率、高精度等方面的要求。

滚珠丝杠上游材料端直接影响产品性能，下游应用领域广泛。从产业链上游来看，滚珠丝杠上游主要为滚珠丝杠的零部件，即丝杆、螺母和滚珠等，其原材料主要为钢铁等原材料。构件所选用的材料影响滚珠丝杠副的刚度、强度、耐磨性等，良好的微量元素配比能够减少加工流程中的畸变和裂纹，在提高加工效率的同时，能够提高滚珠丝杠的耐磨性和解除疲劳强度以及使用寿命，因此滚珠丝杠存在材料配方壁垒，厂家通常选用综合性能良好的轴承钢、合金钢等作为滚珠丝杠副的原材料。从产业链下游来看，滚珠丝杠是众多机械设备不可或缺的传动元件，其产业链下游应用广泛，包括机床、航空航天、汽车、冶金、医药等多种领域。

（1）滚珠丝杠为工具机械和精密机械上常用传动元件。滚珠丝杠副是由滚珠丝杠、滚珠螺母和滚珠组成的部件，可以将旋转运动转变为直线运动，也可以将直线运动转变为旋转运动，具备高精度、可逆性和高效率的特点。滚柱丝杠副行业伴随机床工业发展而发展起来，目前已广泛应用于机床、汽车、航空航天、医疗器械、建筑、包装印刷等领域。滚珠丝杠主要的零部件及作用如下：

①丝杠：转动部件，直线度高，具有半圆形螺旋槽的螺纹；

②螺母：用来固定需要移动的负载；

③滚珠：作为承载体、中间传动元件，以滚动方式传递运动；

④防尘片：密封丝杠、螺母，防止外部污染物进入螺母内部；

⑤油孔：用于加润滑油，保持滚柱丝杠结构运行时良好的润滑。

（2）滚动直线导轨副为滚动功能部件的组成部分，具有导向、承载、定位等功能。滚珠直线导轨副由滑块、滚动体、导轨、反向端盖以及保持架等部分组成，因滚动直线导轨副具备运动灵敏度高、定位精度高、牵引力小、磨损小、润滑维修简便等优点，其在高档数控机床中应用广泛。其主要零部件及作用如下：

①滑块：与机床运动部件相连，通过滚动体滚动实现与导轨的相对滑动；

②导轨：固定在基座上，起运动导向作用，其加工精度直接决定了滚珠导轨副精度；

③滚动体：直线导轨副的承载部件，常用类型包括滚珠和滚柱两种，其中滚珠具有摩擦小、自调心能力强与误差均化优点，但承载能力较小；滚柱有较大承载能力，但摩擦力较大；

④反向器：用于实现滚动体循环运动；

⑤密封端盖：起到密封及防尘作用，同时端盖内密封有润滑油，保持滚道润滑；

⑤保持架/板/链：用于隔离滚动体，防止滚动体之间碰撞和摩擦，有效降低直线导轨副噪声。

根据滚柱相对于丝杠和螺母的运动关系，行星滚柱丝杠可以分成5类，分别为标准式、反向式、循环式、轴承环式和差动式。

①标准式行星滚柱丝杠：适用于高负载、大行程、高速等场合，应用广泛。丝杠、螺母为三角形多头螺纹，滚柱为具有一定螺旋升角的球形单头螺纹，丝杠为主动件，螺母为输出构件。其能够实现较大行程，适用于环境恶劣、高负载、高速等场合，主要应用于精密机床、机器人、军工装备等领域，是目前应用最广泛的类型，其他4种类型均为适应不同应用环境而在其基础上演变而来。

②反向式行星滚柱丝杠：适用于中小负载、小行程、高速场合。与标准式不同在于有内齿圈，丝杠两端加工有直齿与滚柱两端的齿轮啮合，螺母作为主动件，丝杠为输出构件，滚柱、丝杠之间无相对轴向位移。其主要用于中小负载、小行程和高速的应用场景，可用于航空、航天、船舶、电力等领域，主要缺点为行程受到螺母内螺纹长度的限制。

③循环式行星滚柱丝杠：适用于高刚度、高承载、高精度场合。相比于标准式，去掉了内齿圈，增加了凸轮环结构，其功能类似于滚珠丝杠的返回器，其滚柱上无螺纹、齿轮结构，为环槽状，环槽间距与丝杠、螺母的螺纹匹配，其安装在具有凹槽结构的保持架上。同时增加了参与啮合的螺纹数量，具有较高的刚度和较大的承载能力，主要应用于要求高刚度、高承载、高精度的场合，如医疗器械、光学精密仪器等领域。缺点在于其凸轮环结构会产生振动冲击，存在噪音问题。

④差动式行星滚柱丝杠：适用于传动较大、承载能力较高场合。与标准式相比，去掉了内齿圈，滚柱上无齿轮段。其结构特点使其导程更小，适用于传动较大，承载能力较高的应用场合。但在运动过程中，螺纹会产生滑动现象，在重载情况下，容易产生磨损，导致精度丧失，可靠性降低等问题。

⑤轴承环式行星滚柱丝杠：适用于高承载、高效率场合。相比于标准式，螺母上去掉了内齿圈，增加了壳体、端盖及推力圆柱滚子轴承等部件。推力圆柱滚子轴承提高了其承载能力，同时减小了各构件间的磨损，增大了传动效率。其主要适用于高承载、高效率等场合，如石油化工、重型机械等领域。但其存在着结构复杂，径向尺寸大，制造成本高等缺点。

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