步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。 步进电机是一种感应电机，它的工作原理是利用电子电路，将直流电变成分时供电的，多相时序控制电流，用这种电流为步进电机供电。
丝杆的作用是将旋转运动转化为直线运动，或转动的力（扭矩）转化为直线的力（推力）。为便于理解，忽略滑动丝杆的牙形角，而将其简化为一个环绕圆柱向上的斜面，呈一个螺旋线。在这种情况下，斜面的抬升就等同于丝杆的线性运动，而斜面的运动就等同于丝杆的旋转运动，如图1所示。丝杆导程的定义是丝杆旋转一周的直线行程，图上所示重力代表丝杆上螺母所受的所有负载；人的推力代表驱动负载的输入扭矩，α代表螺纹升角。
正确的选型是丝杆应用成功的关键。明确所需推力和线性速度是一个良好的开端。计算最大轴向推力要考虑许多因素，例如加速度，负载，负载方向，阻力等。最大速度取决于完成整个行程，包括加减速过程在内所需要的时间；安全系数，速度和负载都需要考虑取适当的安全系数；大多数情况下，最大推力将会细化丝杆直径的可选范围。
丝杆的临界速度（下文讨论）也将限制直径的选择范围。丝杆导程的选取还它信息，包括分辨率、自锁力和输入扭矩的大小。系统的分辨率定义是系统的最小转动角而获得的直线移动距离（有些设计中可以不考虑该因素）。相比于大导程丝杆，小导程丝杆的分辨率要更高。如果丝杆副需要在断电并带载的情况下，保持做位置不变，那就需要自锁力。丝杆副的自锁力取决于螺纹升角，牙形角和摩擦系数。如果丝杆副要求自锁，需向丝杆制造商咨询；因为不同厂家的丝杆螺纹牙形角有差异，摩擦系数取决于厂家选用的材料。输入扭矩的大小实际是一个电机的选用问题，例如空间尺寸，可获得性，预算和电机的有效输出功率。当这些应用的要求明确后，就可以得到清晰明确的对丝杆副的性能要求。
将直线推力和线性速度转化为扭矩和旋转速度见以下所列公式1和公式2. 由公式可见，改变丝杆的导程将同时影响驱动扭矩和旋转速度，从而影响最终性能。公式1显示改变效率将影响所需的驱动扭矩。在丝杆直径和导程不改变的前提下，可以通过改变摩擦系数从而提高丝杆副的效率；一般实现的方法有改变螺母材质或对丝杆进行表面涂覆等。