高功率轻量化机械传动系统是航空航天、武器系统、交通运输和制造装备等行业迫切需求的核心关键系统与装置。行星滚柱丝杠副因其具有高精度、大负载、高功率比、轻质量、小体积、低噪音和长寿命等优点而被广泛应用于航空航天、新能源装备、高精密机床、汽车、船舶与机器人等国家重点发展领域。行星滚柱丝杠在运动过程中是多点滚滑接触,大负载或者高速度的工况将带来温升大、磨损严重和寿命缩短等问题,已成为制约行星滚柱丝杠向高可靠性、高稳定性和长寿命发展的主要因素。因此,对行星滚柱丝杠的承载刚度和摩擦磨损进行基础理论与实验研究,指导高性能行星滚柱丝杠产品开发具有很高的理论价值和重要的工程意义,对提升我国高端装备的整体水平具有积极的促进作用。本文以标准式行星滚柱丝杠为研究对象,采用理论分析、数值仿真、虚拟样机和实验验证相结合的方法,研究了结构参数、材料特性和表面粗糙度等多物理量耦合作用下的承载与摩擦特性及其变化规律。主要研究工作和成果如下:（1）建立了考虑径向负载的单根滚柱等效接触变形和轴向力模型,基于滚柱螺纹牙两侧的变形协调条件,推导了不同安装方式下带有加工误差的载荷分布模型,揭示了轴径负载耦合工况下滚柱螺纹牙接触力呈周期性下降的规律,且正误差使得滚柱螺纹牙接触力增加而负误差使得滚柱螺纹牙接触力减小,并以此为基础提出了滚柱螺纹牙修形方法,使得滚柱螺纹牙载荷分布更为均匀。（2）开展了行星滚柱丝杠宏微观多尺度接触性能研究,基于二维MajumdarBhushan（MB）函数表征了螺纹表面微观轮廓,通过分形理论建立了弹塑性机制下的多尺度微观接触力学模型,考虑螺纹微观形貌和摩擦系数推导了接触刚度和负载分布模型,揭示了微观表面形貌、摩擦系数和使用工况对负载分布和轴向刚度的影响规律,结果表明行星滚柱丝杠轴向刚度随着螺母工作位置、分形维数、材料屈服强度和轴向负载的增加而增加,随着分形粗糙度和摩擦系数的增加而减少。（3）以多尺度微观接触力学为基础,结合经典Archard粘着磨损理论,建立了多尺度粘着磨损模型,探寻宏观啮合和微观形貌耦合作用下的磨损机理,揭示了行星滚柱丝杠磨损和精度损失规律,结果表明磨损量和精度损失量随着螺纹表面粗糙度、轴向负载和转速增加而增加,随着材料硬度和弹性模量比的增加而减少。（4）面向行星滚柱丝杠系统,开展行星滚柱丝杠摩擦阻力机理的研究,建立了考虑轴承滚动接触摩擦损失、螺纹啮合摩擦损失、滚柱齿与内齿圈啮合摩擦损失和保持架转动摩擦损失的综合能量损失模型,并以此推导了行星滚柱丝杠传动效率方程,揭示了使用工况和设计参数对行星滚柱丝杠能量损失和传动效率的影响规律,结果表明传动效率随着温度的增加而提高,而随着轴向负载和转速的增加而降低。（5）针对行星滚柱丝杠的传动效率,自主设计并搭建了行星滚柱丝杠综合试验台,分别测试了不同转速和轴向负载下的传动效率,并与理论计算结果进行对比分析,结果表明正向传动效率高于反向传动效率,且由于加工误差和安装误差等因素导致测试值均低于理论值。