在对滚柱直线导轨副滚柱进行线接触应力与变形理论分析的基础上,重点研究不同结构滚柱的接触应力分布。利用数值计算和有限元仿真,对相同静载荷下不同滚柱端部压力奇异分布进行数据对比,以优化滚柱结构设计。结果表明:圆弧修形滚子结构不但可以减小应力集中,而且能保持导轨副的刚性。优化后LZ45型滚柱直线导轨的性能优于优化前导轨的性能。

针对目前滚动直线导轨副在工作过程中较为复杂的摩擦情况,基于有预加载荷的滚柱直线导轨副的结构特点,建立滚柱过盈量和预加载荷的关系式,结合滚柱直线导轨副的摩擦力和正压力的平衡方程,推导出滚柱直线导轨副的摩擦力与预加载荷的数学模型。使用滚动直线导轨副摩擦力试验台对四种不同过盈量的滚柱直线导轨副进行摩擦力测量。试验结果表明：当无外载荷、美孚100号润滑、无密封圈的情况下,有预加载荷的滚柱直线导轨副的摩擦力与预加载荷成正比;可通过这个状态下的平均摩擦系数来计算滚柱直线导轨副的预加载荷的大小。

为了研究预紧力对滚柱直线导轨副振动特性的影响，文中提出采用ADAMS仿真分析和实验相结合的方法。首先，通过采用不同过盈量的滚柱来表示不同的预紧力；然后，用ADAMS仿真软件对不同预紧等级下的滚柱直线导轨副进行仿真分析得到各阶固有频率及振型；最后，采用锤击法对仿真结果进行实验验证。从结果分析可以看出，仿真结果和实验结果基本吻合，且预紧力增大，导轨副的各阶固有频率也相应增大。文中的研究结果对研究机床振动和振动控制以及准确进行机床动态优化设计具有重要意义。