一种硬盘弹性臂的设计与动力学分析

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由于硬盘中采用了高密度、小体积的磁盘,当前的弹性臂不能适用于这种磁盘,基于这种情况需要设计开发一种弹性臂,以满足硬盘对弹性臂的机械性能要求。弹性臂的这些机械性能主要表现在刚度、共振模态、抗冲击等方面。如果弹性臂的机械性能不能满足要求就会导致出现读写错误、产生共振和磁头划伤碟片等一系列硬盘失效问题。  本文在设计研发过程中通过对弹性臂的结构和设计需求进行分析,弹性臂的设计主要需要满足刚度、共振特性和冲击性能等各方面的性能指标,设计中的重点和难点在于同时提高骨架第一扭转频率和抗冲击性能。  本文利用AutoCad、SolidWorks三维设计软件对弹性臂进行三维建模;并通过应用ANSYS与MatLab软件,对弹性臂的刚度、共振模态、抗冲击等性能进行仿真分析和优化。提出了将舌片万向节区域的舷外支架放在内侧和将有效的区域挖空等设计方案来得到较低刚度;并同时增加舷外支架上突出的支撑区域来增高弹性臂水平刚度。  通过两种设计途径来同时得到更高的骨架第一扭转频率和更高的抗冲击性能:一方面骨架后端几何结构上加强,如少或者不挖孔,并将后面的弹片延伸至此区域;另一方面减弱骨架前端几何结构,如在结构和制造允许的情况下尽可能多的挖孔以减轻前端质量达到抗冲击的性能要求。  基于上面的主要设计思路提出了几种设计方案,并进行了静力学和动力学方面的仿真分析,选出最合适的设计方案。  对按设计方案生产制造出的产品的检测验证。在生产过程中通过优化弹片折弯线的位置来优化弹性悬臂的共振模态,得到各个共振模式响应的增益和折弯位置的相关曲线及响应频率和折弯位置的相关曲线。以此来得出最佳的弹片折弯位置,使弹性悬臂的共振特性符合硬盘整体设计的频率要求;利用现有的检测设备对生产样品的刚度、抗冲击等性能指标进行检测。验证了仿真分析和设计方案的可靠性。
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