滚珠丝杠副是航天伺服机构中重要的直线传动部件,航天工况下滚珠丝杠副往往在超过额定载荷下工作。因此,航天工况下滚珠丝杠副失效形式会有别于常规状态下滚珠丝杠副的失效形式。针对滚珠丝杠副在航天工况高过载的工作特点,论文首先依据弹塑性接触变形理论,通过理论分析结合试验研究,提出了滚珠丝杠副由于高过载造成接触处过大的塑性变形可能引起的五种失效形式,即：滚道面严重塑性流动、丝杠与螺母出现较大间隙、滚道面出现微裂纹、滚道面顶部断裂和滚珠卡死。并以滚道面接触处塑性变形量不超过正常工作的许用值为依据,推导了滚珠丝杠副最大许用工作载荷。在此基础上,论文以提高最大许用工作载荷为优化目标,以不产生上述失效形式为主要约束条件,建立了以滚珠直径、接触角和曲率比等为设计参数的优化设计数学模型,并利用优化软件,对滚珠丝杠副的结构参数进行了优化设计为验证理论分析和优化设计结果,论文对结构参数优化前后的滚珠丝杠副的刚度、效率、承载能力等性能进行了比较系统的对比试验研究,得到了滚珠丝杠副参数对承载能力和综合性能的影响规律,基本验证了理论分析的结果。论文并以提升滚珠丝杠副的极限承载能力为目标,提出了通过对滚珠丝杠副加载滚压的方式细化滚道表面晶粒组织、降低表面粗糙度、形成表面残余应力的滚珠丝杠副表面强化工艺措施,并得到初步的试验验证。