滚动螺旋传动又称滚动丝杠副或滚动丝杠传动，其螺杆与旋合螺母的螺纹滚道间置有适量滚动体（绝大多数滚动螺旋采用钢球，也有少数采用滚子），使螺纹间形成滚动摩擦。在变动螺旋的螺母上有滚动体返回通道，与螺纹滚道形成闭合回路，当螺杆（或螺母）转动时，使滚动体在螺纹滚道内循环，如图3-29所示。由于螺杆和螺母之间为滚动摩擦，故提高了螺旋副的效率和传动精度。
图3-29 滚珠丝杠螺母副构成原理
1.滚珠丝杠副的结构类型及选择
滚珠丝杠副中滚珠的循环方式有内循环和外循环两种。
内循环方式的滚珠在循环过程中始终与丝杠表面保持接触。如图3-30所示，在螺母2的侧面孔内装有接通相邻滚道反向器4，利用反向器引导滚珠3越过丝杠1的螺纹顶部进入相邻滚道，形成一个循环回路。在同一螺母上装有2～4个滚珠用反向器，并沿螺母圆周均匀分布。
内循环方式的优点是滚珠循环的回路短、流畅性好、效率高、螺母的径向尺寸也较小。其不足是反向器加工困难、装配调整也不方便。
图3-30 滚珠的内循环
1—丝杠 2—螺母 3—滚珠 4—相邻滚道反向器
浮动式反向器的内循环滚珠丝杠副如图3-31所示。其结构特点是反向器1上的安装孔有0.01～0.015mm的配合间隙，反向器弧面上加工有圆弧槽，槽内安装拱形片簧4，外有弹簧套2，借助拱形片簧的弹力，始终给反向器一个径向推力，使位于回珠圆弧槽内的滚珠与丝杠3表面保持一定的压力，从而使槽内滚珠代替了定位键而对反向器起到自定位作用。这种反向器的优点是：在高频浮动中达到回珠圆弧槽进、出口的自动对接，通道流畅、摩擦特性较好，更适用于高速、高灵敏度、高刚性的精密进给系统。
图3-31 浮动式反向器的内循环滚珠丝杠副
1—反向器 2—弹簧套 3—丝杠 4—片簧
外循环方式中的滚珠在循环反向时，离开丝杠螺纹滚道，在螺母体内或体外作循环运动。从结构上看，外循环有以下三种形式：
1）螺旋槽式，如图3-32所示。在螺母2的外圆表面上铣出螺纹凹槽，槽的两端钻出二个与螺纹滚道相切的通孔，螺纹滚道内装入两个挡珠器4引导滚珠3通过这两个孔，应用套筒1盖住凹槽，构成滚珠的循环回路。这种结构的特点是工艺简单、径向尺寸小、易于制造，但是挡珠器刚性差、易磨损。
2）插管式，如图3-33所示。用一弯管1代替螺纹凹槽，弯管的两端插入与丝杠5相切的两个内孔，用弯管的端部引导滚珠4进入弯管，构成滚珠的循环回路，再用压板2和螺钉将弯管固定。插管式结构简单、容易制造。但是径向尺寸较大，弯管端部用作挡珠器比较容易磨损。
3）端盖式，如图3-34所示。在螺母1上钻出纵向孔作为滚子回程滚道，螺母两端装有两块扇形盖板或套筒2，滚珠的回程道口就在盖板上。滚道半径为滚珠直径的1.4～1.6倍。这种方式结构简单、工艺性好，但滚道吻接和弯曲处圆角不易做准确而影响其性能，故应用较少。
图3-32 螺旋槽式外循环
1—套筒 2—螺母 3—滚珠 4—挡珠器 5—丝杠
图3-33 插管式外循环
1—弯管 2—压板 3—挡珠器 4—滚珠 5—丝杠
图3-34 端盖式外循环
1—螺母 2—套筒
2.滚珠丝杠副主要尺寸的计算
滚珠丝杠副主要尺寸的计算，见表3-22。
表3-22 滚珠丝杠副主要尺寸的计算
（续）
表3-23 滚珠螺旋传动的公称直径d0和基本导程Pb
注：应优先采用●的组合，优先组合不够用时，推荐选用○的组合；只有优先组合和推荐组合不敷用时，才选用框内的普通组合。
（1）滚珠丝杠副结构的选择 主要是指选择螺纹滚道型面、滚珠循环方式和预紧调隙方法。
根据防尘保护条件、对预紧和调隙的要求以及加工的可能性等因素，参照以上所述原则，进行结构形式的选择。
例如：当容许有间隙存在时（垂直运动件的进给传动等），应采用单圆弧滚道型面，而且只用一个螺母；当必须有预紧和在使用过程中因磨损而需要周期性地进行调整时，应采用带齿圈的双螺母；当具备良好的防尘保护，只需在装配时调整间隙和预紧时，可采用结构较简单的垫片式调隙的双螺母。
目前国内基本上都采用双圆弧形，单个螺母装好后径向有间隙，成对螺母预紧后消除轴向间隙。采用单圆弧时，必须严格控制丝杠和螺母的径向尺寸，以保证接触角接近45°。(www.daowen.com)
（2）按疲劳寿命选用 当滚珠丝杠副承受轴向载荷时，滚珠与滚道型面间便产生接触应力。对滚道型面上某一点而言，其应力状态是交变压力。在这种交变接触应力的作用下，经过一定的应力循环次数后，就要使滚珠或滚道型面产生疲劳点蚀。随着麻点的扩大，滚珠丝杠副就会出现振动和噪声，而使它失效，这是滚珠丝杠副的主要破坏形式。在设计滚珠丝杠副时，必须保证在一定的轴向载荷作用下，回转100万（106）转后，在它的滚道上由于受滚珠的压力而不致有点蚀现象，此时所能承受的轴向载荷，称为这种滚珠丝杠副的最大动载荷Ca。
设计在较高速度下长时间工作的滚珠丝杠副时，因疲劳点蚀是其破坏形式，故应按疲劳寿命选用，并采用滚珠轴承的同样计算方法，首先从工作载荷F推算出最大动载荷Ca。
式中 Ca——最大动载荷（N）；
F——工作载荷（N）；
L——寿命（以100万转为1个单位，如1.5即为150万转）。
使用寿命L按下式计算
式中 n——滚珠丝杠副的转速（r/min）；
T——使用寿命（h）。
机器的使用寿命，可参考表3-24。
表3-24 各类机器的使用寿命
当工作载荷F和转速n有变化时，则需要算出平均载荷Fm和平均转速nm
式中 F1、F2——工作载荷（N）；
n1、n2——转速（r/min）；
t1、t2——时间（h）。
当工作载荷是在Fmin和Fmax之间单调连续或周期单调连续变化时，其平均载荷Fm可按下面近似公式计算
式中 Fmax——最大工作载荷（N）；
Fmin——最小工作载荷（N）。
如果考虑滚珠丝杠副在运转过程中有冲击振动和考虑滚珠丝杠的硬度对其寿命的影响，则最大动载荷Ca的计算公式可修正为
式中 fW——运转系数，查表3-25；
fH——硬度系数，查表3-26。
表3-25 运转系数
表3-26 运转系数
3.滚珠丝杠副常用材料
滚珠丝杠副常用的材料及其特性与应用场合见表3-27。
表3-27 滚珠丝杠副常用材料及其特性与应用场合
（续）
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