3.1.2 丝杠副
丝杠副全称丝杠螺母副，是一种螺旋传动机构，用于实现旋转运动-直线运动之间的切换。根据螺旋摩擦状态的不同，通常可分为滑动螺旋副和滚动螺旋副。常用的丝杠副中，梯形丝杠副属于滑动螺旋副，滚珠丝杠副、行星滚柱丝杠副属于滚动螺旋副。
三种常用丝杠副的特点及应用场合见表3-3。
表3-3 三种常用丝杠副的特点及应用场合
1. 梯形丝杠副
梯形丝杠副是指采用梯形螺纹的丝杠副，由梯形丝杠和螺母组成，主要用于螺旋传动，通常采用30°牙型角，螺纹副的小径和大径处间隙相等，结构简单、工艺性好，虽然传动效率低，但在一定条件下可自锁，在雷达等电子设备中的倒竖机构、调平机构中应用较多。
梯形丝杠副在设计时主要进行强度计算，对要求自锁的场合需验算是否满足自锁条件，受压的长丝杠需进行压杆稳定性计算，对有传动精度要求的丝杠还需进行磨损和刚度计算，具体计算方法可参考《机械设计手册》。
2. 滚珠丝杠副
滚珠丝杠副是在丝杠与螺母之间置入钢球，从而将丝杠、螺母之间的滑动摩擦变成滚动摩擦的一种螺旋传动副，主要由丝杠、螺母、钢球、预压片、反向器等组成，可实现高效、高速、高精度的螺旋传动。
根据滚珠循环结构的不同，常用的滚珠丝杠副又分为固定式内循环（G型）、浮动式内循环（F型）、插管式外循环（C型）等几种，其结构分别如图3-19～图3-21所示。几种常用滚珠丝杠副不同循环方式的比较如表3-4所示。
图3-19 固定式内循环（G型）滚珠丝杠副
图3-20 浮动式内循环（F型）滚珠丝杠副
图3-21 插管式外循环（C型）滚珠丝杠副
表3-4 几种常用滚珠丝杠副不同循环方式的比较
为了消除滚珠丝杠副之间的间隙，提高传动精度及轴向刚度，一般采用预紧螺母方式来实现。根据具体结构不同，可以分为双螺母齿差预紧、双螺母垫片预紧、双螺母螺纹预紧、单螺母变位导程预紧、单螺母增大钢球直径预紧五种方式。滚珠丝杠副不同预紧方式的比较如表3-5所示。
表3-5 滚珠丝杠副不同预紧方式的比较
注：ΔPh为螺母的内螺纹导程变位。
由于具有高效率（0.92～0.98）、高精度、高速度、长寿命、传动可逆、无低速爬行的优点，滚珠丝杠副在雷达等电子设备传动机构中应用广泛。但滚珠丝杠副不能自锁，在需要防止逆转的场合需考虑加装制动器或自锁的蜗轮蜗杆机构。
滚珠丝杠副的选型计算主要包括承载能力、寿命、精度和刚度计算，具体可参考产品样本或《机械设计手册》。
3. 行星滚柱丝杠副
行星滚柱丝杠副也是一种滚动摩擦的螺旋传动副。与滚珠丝杠副不同，在行星滚柱丝杠副的丝杠与螺母之间置入的是螺纹滚柱，丝杠副工作时，螺纹滚柱与丝杠、螺母之间是线接触，而滚珠丝杠的钢球与丝杠螺母之间是点接触，因而行星滚柱丝杠副具有承载能力大、刚度高的优点。滚珠丝杠和行星滚柱丝杠如图3-22所示。
图3-22 滚珠丝杠和行星滚柱丝杠
行星滚柱丝杠副主要由丝杠、螺母、若干个螺纹滚柱等组成，如图3-23所示。
图3-23 行星滚柱丝杠副的结构
与滚珠丝杠副相比，行星滚柱丝杠副具有如下优点。
• 更高的静载荷和动载荷，承载能力高，寿命长；
• 更高的转速及更大的加速度，加速度最大可达3g；
• 更小的导程和螺距，通常导程可以做到1mm，微分丝杠可以到0.1mm或更低；
• 由于采用线接触并且接触点多，故行星滚柱丝杠传动刚度高、抗冲击能力强。
行星滚柱丝杠副的缺点是：技术复杂，加工精度要求高，制造难度大，不能自锁。
行星滚柱丝杠副目前尚无相关国家标准，各厂家分类方法不一，根据结构的不同，通常可分为滚柱非循环式行星滚柱丝杠副、滚柱循环式行星滚柱丝杠副、反转式行星滚柱丝杠副、微分式行星滚柱丝杠副，如表3-6所示。
表3-6 行星滚柱丝杠副的分类
行星滚柱丝杠副的选型计算与滚珠丝杠副类似，包括承载能力、寿命和刚度计算等，具体可参见各厂家的样本。