一种曲面牙型形廓行星滚柱丝杠的优化设计方法，步骤为：建立坐标系并确定螺旋线表达式，确定螺旋面法截面及螺旋面母线的表达式，确定丝杠、滚柱、螺母对应母线类型及表达式，获取螺旋面法截面于初始坐标系的表达式，确定螺旋面下、上表面的曲面空间，确定螺旋面对应参数，进行结构参数进行修正完成对凹面丝杠牙型形廓的结构优化，方法流程清晰，优化设计后的行星滚柱丝杠工作效率不受影响，不会降低优化设计后的行星滚柱丝杠的承载性能，提高行星滚柱丝杠副的极限承载力，并提高行星滚柱丝杠副的使用寿命。