丝杠导轨行业研究报告:人形机器人打开行业空间
1 丝杠与直线导轨:高精密直线运动核心部件
丝杠是一种机械传动元件,通常用于将旋转运动转换为线性运动。它主要由丝 杠和螺母两部分组成。丝杠
是一种具有螺纹母线的长条状零件,而螺母则是一种外 部具有螺纹母线的零件。螺母可以通过转动丝杠来
移动沿丝杠的方向。
丝杠具有多种特点,使其在机械传动中被广泛应用:1)较小的滑动摩擦系数:丝杠和螺母之间的滑动摩擦
系数相对较小,从而确 保线性运动的平顺性和精度。由于滑动摩擦系数很小,因此可以更轻松地将螺母沿
着丝杠移动,从而减少对电机或手摇轮的功率需求。2)高效率:丝杠的传动效率高,因为它将旋转运动转
换为线性运动并消耗较 少的能量。丝杠的高效率可以使机械传动更加稳定和可靠。3)长寿命:丝杠的操
作和使用寿命长,因为它们采用钢或其他坚固的金属制 造而成。丝杠的坚固和耐用性可以减少设备故障和
维修成本。4)可逆转:丝杠的方向可以自由调整,从而让设备可以适应不同的操作需求。丝杠的可逆性使
其可以在不改变传动系统的前提下灵活适应不同的应用 5)易于控制:丝杠的控制非常简单,因为它们可
以通过电机或手动轮控制。这种控制程序可以通过编程或其他电子手段自动化,从而进一步提高设备的生
产 效率和精度。丝杠作为一种机械传动元件,已被广泛应用于各种生产过程中,由于其具有低 滑动摩擦
系数、高效率、长寿命、可逆和易于控制等优点,因此是非常理想的传动 元件之一。现今,丝杠在机场、
轨道交通系统、自动化设备、机器人、制造系统等 行业中得到广泛的应用。
1.1 丝杠可以分为滚珠丝杠/滚柱丝杠/T 型丝杠
常见螺纹丝杠可分为三角螺纹、梯形螺纹、滚珠丝杠与行星滚柱丝杠四种:1)三角螺纹丝杠:又叫普通螺
纹丝杠,牙型为等边三角形,用于连接紧固。2)梯形螺纹丝杠:螺旋形式为普通等腰梯形/滑动摩擦,传
动效率 26~46%, 适用于木工机械,包装机械等,国产化率较为充分。3)滚珠丝杠:滚珠链在丝杠轴与
螺母之间做滚动摩擦,传动效率超过 90%, 广泛用于机床、电子机械、机器人等场景,据智研咨询统计
测算,国产化率不足 60%。4)行星滚柱丝杠:据李凯等《精密行星滚柱丝杠的传动特性》,行星滚柱丝
杠 综合了行星轮、滚珠丝杠、滚针轴承等优点,通过在主丝杠布置若干行星滚柱,大 幅增加丝杠传动过
程的接触面和受力面,传动效率略低于滚珠丝杠,在润滑条件较好时也可达到 90%以上。国内研究应用及
规模化量产尚处初期阶段。
2 滚珠丝杠:高精度丝杠代表
2.1 滚珠丝杠由丝杠轴与螺母构成
1898 年,人们首次尝试在螺帽与螺杆之间加入钢珠,将传统螺杆的滑动接触 转换成滚动接触;以滚动摩
擦取代滑动摩擦,将螺帽内的钢珠回转运动转为线性运 动,将扭矩转换成轴向反复作用力,以此来改善传
统螺杆定位不佳及易损害的情况。在凹槽内部,包含在螺母里的是许多由铬钢制成的小球。当滚珠在螺母
中循环时, 滚珠在螺杆下方提供平稳运动,导流板或返回系统保持球并使它们通过螺母循环。滚珠丝杠组
件由内螺纹螺母和螺杆组成,螺母的螺旋槽与螺杆的螺旋槽相匹 配。当滚珠丝杠作为主动体时,螺母就会