微型空气弹簧在笔记本电脑硬盘减振中的应用研究

发布时间：2017-08-11 04:08

  本文关键词：微型空气弹簧在笔记本电脑硬盘减振中的应用研究

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【摘要】：硬盘系统抗振动性能的提高,对提升笔记本电脑整机的性能具有重要意义。微型空气弹簧隔振器以空气作为介质,具有非线性硬特性等优点,能够有效地限制振幅。本文研究微型空气弹簧刚度特性,通过抗振动和抗冲击的理论分析,确定硬盘系统所需的刚度参数；采用理论推导与有限元分析相结合的方法,研究微型空气弹簧的垂向刚度特性及其影响因素,提出设计方案,完成微型空气弹簧样件制作,经实际测试,满足产品减振要求。论文以某公司某型号笔记本电脑的样机为研究对象,主要内容如下：1.分析笔记本电脑硬盘的振动形式,认为瞬态冲击为硬盘主要的振动方式,且硬盘的周期振动也是引起笔记本振动的来源；根据厂方提供的测试标准,通过托掌区域振动测试左右测点的频谱图,认为托掌区域的左侧点Y向振动达不到测试标准,振动主要由硬盘引起；通过冲击测试响应的时间历程曲线,发现硬盘系统的抗冲击性能还有待提高。2.运用瞬态隔冲理论,简化硬盘系统冲击模型为单自由度无阻尼系统,通过对单自由度系统受迫振动加速度响应的推导,绘制冲击谱图,确定冲击谱放大系数A等于0.8,以此硬盘系统的冲击隔振刚度参数,为隔振器设计的目标刚度。3.基于对空气弹簧刚度特性的分析,利用恒定的有效面积简化刚度表达式,初步设计以恒定面积为截面的微型空气弹簧结构形式和安装位置。4.利用初步设计的尺寸参数,以鼓形微型空气弹簧作为对象,利用ABAQU S建立微型空气弹簧的气固耦合模型,与推导的刚度理论计算的结果对比,验证模型的正确性；在此基础上,分析微型空气弹簧的垂向刚度特性,并探究不同初始气压和不同的气囊厚度对其垂向刚度特性的影响,确定样品的尺寸参数。5.依据样品设计尺寸参数,利用注塑工艺完成微型空气弹簧样品制造；装入笔记本样机中,分别进行冲击测试和托掌区域振动测试的实验。冲击振动显示,硬盘各区域的振动都有所改善情况,其中最大为右上方Z向减小达99%,最小为左下方Z向降低33%；托掌区域振动显示振动达不到标准的左侧点Y向振动减小了64%,减振效果显著,也验证样品设计的合理性。
【关键词】：微型空气弹簧 硬盘隔振 冲击理论 非线性 气固耦合
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP368.32
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-13
• 1.1 课题的研究背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究进展与研究现状10-12
• 1.2.1 硬盘隔振的国内外研究现状10-11
• 1.2.2 空气弹簧的国内外研究现状11-12
• 1.3 本文的主要研究内容12-13
• 第二章 硬盘的隔振需求及振动测试13-27
• 2.1 硬盘的振动形式与振动测试13-14
• 2.1.1 振动形式13-14
• 2.1.2 振动测试14
• 2.2 托掌区域的振动测试14-20
• 2.3 冲击测试20-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第三章 硬盘系统的隔振参数设计27-34
• 3.1 传统隔振理论27-29
• 3.1.1 隔振的分类27
• 3.1.2 隔振系统的特性27-28
• 3.1.3 传统隔振刚度的计算28-29
• 3.2 冲击隔振理论29-32
• 3.2.1 冲击隔振原理29
• 3.2.2 冲击谱29-30
• 3.2.3 冲击隔振刚度计算30-31
• 3.2.4 冲击隔振刚度的验算31-32
• 3.3 隔振器的种类32-33
• 3.4 本章小结33-34
• 第四章 基于隔振理论的微型空气弹簧的设计34-42
• 4.1 空气弹簧的工作原理及特点34-35
• 4.2 空气弹簧的结构35-36
• 4.3 空气弹簧的刚度特性36-38
• 4.4 微型空气弹簧隔振器的初步设计38-41
• 4.4.1 微型空气弹簧的安装位置38-39
• 4.4.2 微型空气弹簧的结构设计39-41
• 4.5 本章小结41-42
• 第五章 微型空气弹簧的仿真分析42-54
• 5.1 ABAQUS在微型空气弹簧建模中的运用42-47
• 5.1.1 非线性43-44
• 5.1.2 流固耦合模型44-46
• 5.1.3 微型空气弹簧的气固耦合46-47
• 5.2 微型空气弹簧有限元建模47-49
• 5.2.1 模型建立47-48
• 5.2.2 模态分析48-49
• 5.3 微型空气弹簧的垂向刚度特性分析49-53
• 5.3.1 不同的初始气压对垂向刚度特性的影响51-52
• 5.3.2 不同的气囊厚度对垂向刚度特性的影响52-53
• 5.4 本章小结53-54
• 第六章 样机的实验验证54-62
• 6.1 样机的实验验证54-61
• 6.1.1 样机冲击实验54-57
• 6.1.2 托掌区域振动实验57-61
• 6.2 本章小结61-62
• 第七章 总结与展望62-64
• 7.1 工作总结62-63
• 7.2 未来展望63-64
• 致谢64-65
• 参考文献65-67
• 作者简介67

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 刘宏伟,庄德军,陈燕虹,林逸;空气弹簧非线性弹性特性有限元分析[J];农业机械学报;2004年05期

2 李芾,付茂海,黄运华;空气弹簧动力学特性参数分析[J];西南交通大学学报;2003年03期

3 潘世荣，张军，胡水华;膜式空气弹簧在汽车座椅上的应用[J];武汉汽车工业大学学报;1996年03期

4 徐庆善;隔振技术的进展与动态[J];机械强度;1994年01期

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本文编号：654121