ADAMS滚动直线导轨副动力学仿真研究(3)
2 滚动直线导轨副的理论分析
2.1导轨副的运动和受力特点
滚动直线导轨副的运动就是通过滚珠在滚道和反向端盖内的循环往复运动来支撑滑块运动。一但滚珠磨损较为严重的时候，导轨副的运行精度将会受到很大的影响。
滚动直线导轨副具有较好的承载性能，不同方向的力和力矩载荷都可以承受，如承受上下左右方向的力,以及摆动力矩、摇动力矩和颠簸力矩等。其内作用力主要是滑块与滚珠，以及滚珠与导轨和滚珠之间的接触力。导轨副的主要受力部件就是滚珠，且其接触面较小，因而容易磨损。
2.2滚动直线导轨副的有限元分析
2.2.1有限元法及相关软件的简介
50年代中期有限元法出现,当时的理论尚处于初级阶段，计算机的软件和硬件方面也无法满足需求，有限元法以及有限元程序无法在工程上得到普及。直到60年代末才出现了通用大型有限元程序，它们以用户使用方便、功能强大、效率高和计算结果可靠等优异的特点而逐渐形成技术商品，从而成为工程结构中力学性能分析的强有力工具。
有限元法的基础概念是对连续的求解区域进行离散化，使其变成有限多个单元体或者按一定规律相互连接的单元组合体，然后对这些单元体加以分析。将研究对象划分为有限个小的单元，然后对每个单元进行单独的计算，最后将这些单个的计算结果进行整合而得到宏观的结果。单元体的不同联接方式及其自身不同的形状使得有限元法能够满足复杂模型的求解。
改进的解决问题的方法和不断完善的理论使有限元法逐步变得成熟，良好的特性不仅让其在传统应用领域为用户们广为接受，也使得它在其他更广的范围内大显身手。其应用范围早已突破静力结构分析，在屈曲分析、动力学分析等方面均能看见其身影。研究对象涉及线弹性和粘弹性、塑性、粘塑性、热粘弹塑性与热粘弹性和复合材料等，且已推广至其他物理场问题的分析求解。
有限元法的主要优点是：
（1）不受研究对象复杂结构的局限，不受复杂材料特性的局限。
（2）适应范围广，可以应用于温度场分析，流体力学，屈服问题，动态分析，弹塑性问题等领域，而且可以进行多种物理现象的耦合分析。
（3）相关的有限元计算软件种类较多。
通用有限元软件：
目前市面上的有限元软件有很多，常用的主要有：ANSYS、Abaqus、Hyperworks
等。由于 ANSYS 进入中国较早，因而在国内有较高知名度和占有率，而Abaqus则是公认的最优秀的非线性分析工具。Hyperworks因有较强的网格处理能力，一般作为前处理工具使用。
2.2.2关于滚动直线导轨的有限元法研究
在对滚动直线导轨副进行研究的时候，王盘铭等[11]通过ANSYS软件对滚动直线导轨副进行简化的有限元建模，使网格划分生更加合理，通过减少单元数量和节点数，来提高精度和可靠性，减小计算规模，提高计算速度。然后通过对此模型的模态分析，得到了导轨副的前五阶固有频率。
谢波等[12]在对滚动直线导轨副的研究中分别采用多节点动力学模型和弹簧模型模拟结合部特性，建立相应的滚动直线导轨副动力学模型，并利用有限元软件MSC.Patran/Nastran 进行模态分析，得出各阶固有频率及对应振型。并分别从分析结果中提取出五阶能够反映结合部变形的模态，把相似振型对应的频率加以比较，两次分析结果有较大差别。