在机械设计中，我们经常用到滚珠丝杆和梯形丝杆，它们是两种常用的，将旋转运动变为直线运动的方法。其中，滚珠丝杆因为摩擦小，可逆，还可将直线运动，变成旋转运动，我们称这种传动为逆效率传动。那么，这两者有什么区别？什么时候用滚珠丝杆？什么时候用梯形丝杆？

1. 结构不同

首先，我们来看看结构，因为结构决定特性。

滚珠丝杆是滚动摩擦。其运动原理，就是螺旋副，简单理解，就是类似于拧螺钉，我们知道，拧螺钉时，如果在螺钉端部限制螺钉移动，那么被螺纹嵌入部件，就会沿着螺钉轴线移动。

滚珠丝杆，也是同样的道理，把丝杆轴一端或者两端沿轴向固定，用马达驱动丝杆旋转，那么，带钢球的螺母，就会沿丝杆轴线方向运动。

梯形丝杆和滚珠丝杆的运动原理相同，不同之处在于，梯形丝杆里没有滚珠，那么螺母和丝杆轴之间的运动，完全靠机械接触产生滑动，是滑动摩擦，所以梯形丝杆也叫滑动丝杆。

所以两者的结构区别，用一句话概括就是: 滚珠丝杆是滚动摩擦，梯形丝杆是滑动摩擦。

2.传动效率不同

很显然，滚动摩擦的摩擦系数远远低于滑动摩擦系数。比如，NSK和THK都显示，滚珠丝杆的摩擦系数在0.003到0.01之间，而梯形丝杆的摩擦系数在0.1到0.2之间。这也是为什么大多数滚珠丝杆的传动效率高达90%，有的甚至达到95%以上，而大多数梯形丝杆的传动效率低于70%。所以，梯形丝杆不太适合高速运行要求，其***高转速一般不超过3000RPM。

而滚珠丝杆，因为是滚动摩擦，所以没有那么多热量产生，速度可以达到很高，比如10000RPM。但是，两种丝杆，由外部负荷引起的摩擦扭矩，计算公式一样，都是Ta=Fa*L/2πη，Fa表示由外部负荷产生的轴向力，L表示导程，η表示效率。

因为滚珠丝杆的效率是梯形丝杆的2-4倍，所以一般而言，用同样的导程，来驱动相同的负载时，滚珠丝杆更有优势。

3.自锁性不同

理论显示，当丝杆传动效率大于50%时，没有自锁性，当传动效率小于35%时才有自锁性。所以，滚珠丝杆没有自锁性，而梯形丝杆有一定的自锁性。

4.制作材料不同

滚珠丝杆轴一般是用不锈钢或者合金钢，而螺母一般用铜制，因为铜可以承受较大的载荷，同时摩擦系数小，有一定的自润滑作用，正如我们常见的一些直线轴承，或者平面滑板，也用铜，正是这个原因。

梯形丝杆轴也用不锈钢或者合金钢。而对于螺母，则和滚珠丝杆有一点不同，很多时候，梯形丝杆螺母会使用非金属材料。当然，高载荷时，梯形丝杆也用铜做螺母。

5. 制造方法及***终精度不同

滚珠丝杆一般有两种加工方法，一种是研磨，一种是扎制。研磨也就是精磨。轧制，是一种冷加工方法，简单理解就是滚压出来的，就是用一种带有丝杆轮廓的工具，从待加工的轴上滚过去，形成需要的表面形状。

另外，磨制属于***制造，轧制属于批量制造，后者的生产效率远远高于前者，但是后者的制造设备成本也远远高于前者。所以说，磨制丝杆的进入门槛较低，轧制生产的进入门槛较高，能生产轧制丝杆的厂家一般也能生产磨制丝杆，而能生产磨制丝杆的厂家不一定能生产轧制丝杆。

因此，同精度产品，如果可以买到轧制品就不要买磨制品，原因很简单，轧制便宜。另外说明一点，轧制和磨制仅指丝杆轴，金属螺母全是磨削制造。

当然，两种方法加工出的精度，以及加工成本是不一样的。梯形丝杆有滚压，切削和研磨三种制造方法。

滚压比切削更好，因为滚压可以得到更硬的表面，且具有优越的表面光洁度。但是，就精度来说，研磨可以获得***高精度，切削其次，滚压获得的精度***低。如果要获得更高的精度，那么就需要研磨，研磨可以达到±7.5um/300mm的精度，但是其成本也将成10倍以上的增长。

综合来看，滚珠丝杆的精度高于梯形丝杆，所以一般对精度要求高的应用，滚珠丝杆是***。

6.轴向间隙及预压方式不同

轴向间隙，也是选取丝杆时，需要考虑的一个非常重要的因素，因为间隙的存在会导致返程误差，这直接影响了反向运行时的精度。

滚珠丝杆按照间隙的不同，分成不同的等级。NSK也分成5个等级，分别是Z(0及预紧)，T(0-0.005)，S(0-0.02)，N(0-0.05)，L(0-0.3)，括号中的数值表示轴向间隙的范围，单位是毫米。而梯形丝杆，轴向间隙在0.02mm-0.25mm之间。

为了消除螺母和丝杆轴之间的轴向间隙，提高传动精度，滚珠丝杆和梯形丝杆都可以增加预压。但是，两者的预压方式有所不同。

理论上，滚珠丝杆预压量设定为外部负荷的1/3，就可以达到无间隙传动，但是那样，预压偏高，减小了使用寿命，所以，实际使用时，***大预压量设定为额定动载荷的10%，例如半导体设备上，一般使用的预压量是1%－4%。

而梯形丝杆，一般使用压簧做预压，弹簧向丝杆轴两个方向张紧其两侧的螺母，使得螺母完全接触丝杆轴。

综合来说，轴向间隙当然是滚珠丝杆更小，而预压方式也是滚珠丝杆更多，因为梯形丝杆目前的预压方式，都属于定压预压法，而滚珠丝杆是定位预压和定压预压两种。

7.计算方法有所不同

滚珠丝杆在计算时，需要考虑系统需要的精度，速度，载荷等基本条件。而梯形丝杆一般只需要一个公式就够了，T1=FP/2πη，因为梯形丝杆适用于低速的应用，不存在高速往返，高加减速等问题，当然也需要结合实际要求做计算，并给定一定的余量。

8. 螺母的结构设计

当丝杆较长，螺母受到轴向偏转力矩，或者螺母受到轴向载荷时，丝杆轴倾斜或者沿径向变形，会引起受力不均，可能出现卡顿，振动，导致磨损加剧，影响精度。

这时，需要从螺母连接结构上进行解耦，以保证丝杆螺母运行到行程内的任何位置时，丝杆不卡，运行平稳，这有利于延长丝杆的寿命。

9. 应用场合的区别

梯形丝杆，是滑动摩擦，过高的速度将在结合面上产生高热量，导致磨损加剧。所以，梯形丝杆，适合用于重量较轻，速度要求不高的应用中。同时，梯形丝杆，因为精度低些，所以往往更适合于对精度要求不高的应用，比如慢速转移，搬运等。

而滚珠丝杆，发热小，精度高，通常更适合要求平稳运动，高效率，高精度，以及长时间连续或高速运动的应用，比如半导体设备。