丝杠行业报告：行星滚柱丝杠、梯形丝杠和滚柱丝杠（30页）

梯形丝杠制造工艺较为简单，技术水平成熟，但产品精度及效率较低。梯形 丝杠是一种滑动丝杠，应用于滑动丝杠的螺纹通常为梯形、锯齿形及矩形三种， 梯形丝杠应用最广（常见标准型为 30 度梯形丝杠），锯齿形主要用于单向受力， 矩形螺纹虽然在滑动丝杠中传动效率相对较高，单加工较困难且强度较低，应用 较少。梯形丝杠主要用于传动和位置调整装置中，虽然有摩擦力较大、传动效率 较低、相对磨损较快等缺点，但同时又具有成本低、承载力大、结构紧凑简单能 够自锁等优点，故而广泛应用于各种普通机床和升降机等工业设备。梯形丝杠的加工工艺原本主要采用车削加工，工艺路线为:冷拔→滚花→车 螺纹→校正→钻孔→切断→倒角，整体技术简单，工艺路线成熟，但效率较低、 成本较高，且由于材料刚度低，车削、滚花时易变形，小号螺轮无法生产。目前 多使用旋风铣削工艺代替车削工艺，将铣丝、滚花一次性完成，工艺路线变为冷 拔→滚花、铣丝→校正→钻孔、切断→倒角，改进后减少了由切削力引起的振动， 表面粗糙度也减小了。 滚柱丝杠性能更优、使用寿命长、体积小，但加工工艺壁垒较高，市场空间 有待成长。行星滚柱丝杠是将旋转运动转化为直线运动，传动单元为丝杠及螺母 之间的滚柱，与滚珠丝杠的主要区别是负载的传递单元使用螺纹滚柱而不是滚珠。 

区别于滚珠丝杠：1）行星滚柱丝杠由于高数量的接触点，能够承受更高的静态 负载和动态负载，静载为滚珠丝杠的 3 倍，寿命为滚珠丝杠的 15 倍；2）大量的 接触点和接触点的几何结构使行星丝杠比滚珠丝杠具有更强的刚度和抗冲击能力，同时也可以提供更高的转速及更大的加速度；3）行星滚柱丝杠为螺纹传动， 螺距设计范围更广，行星滚柱丝杠的导程可以设计的比滚珠丝杠更小。总的来说， 行星滚柱丝杠与滚珠丝杠结构近似，在将传力元件替换为螺纹滚柱之后，其在传 动平稳性、负载能力、转速及加速度、寿命等性能方面更具备优势。行星滚柱丝杠产品目前主要有五种形式，其中特斯拉 Optimus 中采用的是反 向式。五种形式分别为标准式、反向式、循环式、差动式和轴承环式。标准式行 星滚柱丝杠是一种高精度大负载的设计，可以提供非常稳定的驱动扭矩，丝杠多 应用于大负载，高速及高加速度应用；反向式行星滚柱丝杠，滚柱不沿丝杠进行 轴向运动，其行程运动是在螺母的内螺纹，通过较小的导程实现更高的额定负载， 从而降低驱动扭矩，使直接导向成为可能；循环式行星滚柱丝杠是循环滚柱设计， 滚柱是导向在一个托架中，其运动方式由一套凸轮来控制，适用于高精度、中低 速运行；差动式行星滚柱丝杠最大的特点是具备差动运动，可以获得比一般行星 滚柱丝杠更小的导程，更适应高速重载的工作场合；轴承环式行星滚柱丝杠与循 环式相同，为环槽结构，相比于标准式其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，推力圆柱滚子轴承大大提高承载能力的同时也减 小了各构件间的磨损，增大了传动效率。