滚珠丝杠由于其结构紧凑,兼具高精度、高刚度、高效率和长寿命的特点,可实现微米级定位与运动轨迹控制,广泛应用于机床、半导体设备、航空航天等诸多领域。滚珠丝杠工作时,两端安装轴承、丝杠螺母等部件摩擦产热,从而引起丝杠的温度上升,导致丝杠热变形,造成不可忽视的热误差。研究表明,滚珠丝杠进给系统由热变形引起的误差能够达到总误差的30%～50%,在精密伺服系统中这个比例可高达70%。为了减小滚珠丝杠进给系统的热误差,论文以滚珠丝杠进给系统为对象,运用传热学等基础理论,以参数辨识等优化方法为手段,以仿真与实验分析为研究工具,深入地研究了变工况下滚珠丝杠进给系统的温度场变化规律以及滚珠丝杠热误差预测建模和补偿方法,建立了一种能适应变化工况,快速、准确地预测滚珠丝杠热误差的自适应模型,并基于该模型实现了热误差的实时补偿。论文主要研究内容和贡献如下:（1）根据滚珠丝杠传热特性和变形规律,探讨一种基于温度场的滚珠丝杠热误差建模方法。为了探明滚珠丝杠运行时丝杠温度场的变化规律、热误差的形成机理,通过滚珠丝杠一维传热理论分析多变化热源作用下滚珠丝杠的热动态特性,建立了滚珠丝杠导热偏微分方程,并通过有限差分数值求解法得到丝杠的温度分布。在丝杠不同安装方式下,分析了丝杠温度分布和热变形的规律,建立了基于温度场的滚珠丝杠热误差模型。（2）滚珠丝杠进给系统的热力学物性系数会随着工况发生改变,导致其理论值与实际有较大偏差。为了准确获得对流换热系数h、螺母生热率Q等热力学物性系数,针对不同运行工况（行程、速度）,考虑丝杠螺母摩擦特性变化和速度对空气对流换热系数的影响,分别建立了单一工况热误差预测模型和工况自适应的热误差预测模型,并设计了相应的参数辨识方法。通过实验对两种模型的应用场景进行了讨论。（3）为了进一步提高热误差模型的预测精度,提升热误差补偿效果,探究了一种基于扩展卡尔曼滤波算法的热误差补偿方法。利用热误差预测数据、热误差在线测量数据和扩展卡尔曼滤波算法对丝杠的热误差进行最优估计,并通过负反馈的方式实现热误差的补偿。根据此方法利用Speed Goat实时目标机构建了热误差实时补偿模块。最后以自制滚珠丝杠试验台作为试验对象,验证了所提出的滚珠丝杠热误差建模和补偿方法的有效性。