發(fā)布時(shí)間：2017-04-28 00:02

  本文關(guān)鍵詞：涉及氣體稀薄效應(yīng)的磁頭磁盤(pán)空氣軸承動(dòng)力學(xué)特性分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器已經(jīng)成為電子信息數(shù)據(jù)的主要存儲(chǔ)媒介，其工作原理是不接觸的磁頭和磁盤(pán)通過(guò)電磁信號(hào)傳遞而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和交換。磁頭和磁盤(pán)間距離的不斷減小，使頭盤(pán)界面間產(chǎn)生不穩(wěn)定的風(fēng)險(xiǎn)大大增加。當(dāng)磁頭的飛行高度在幾個(gè)納米量級(jí)時(shí)，氣體稀薄效應(yīng)對(duì)該方面的動(dòng)力學(xué)特性影響愈發(fā)顯著。因此，研究磁頭/磁盤(pán)界面在穩(wěn)定工作時(shí)的動(dòng)力學(xué)特性及穩(wěn)定性，對(duì)延長(zhǎng)硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的使用壽命，實(shí)現(xiàn)硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器組件的優(yōu)化設(shè)計(jì)，尤其是浮動(dòng)塊表面形貌和磁頭結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，具有重要的參考意義。 本文主要對(duì)硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器磁頭在納米級(jí)飛行高度時(shí)的浮動(dòng)塊表面壓力分布和磁頭組件動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行研究。對(duì)磁頭/磁盤(pán)界面上空氣軸承作用機(jī)理及穩(wěn)定性影響因素的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，提出了一種計(jì)及氣體稀薄效應(yīng)和范德華力作用的空氣軸承動(dòng)力學(xué)特性分析方法。考慮稀薄效應(yīng)的影響，，建立了磁頭/磁盤(pán)間范德華力作用模型，并推導(dǎo)出了作用力表達(dá)式。基于修正的雷諾方程和板間范德華力，計(jì)算出了不同形貌浮動(dòng)塊工作表面的壓力分布，分析了表面形貌對(duì)壓力分布造成的影響，對(duì)磁頭浮動(dòng)塊表面形貌、接觸區(qū)形成機(jī)理、接觸面壓力分布、空氣軸承的形成等因素對(duì)磁頭及浮動(dòng)塊動(dòng)力學(xué)特性的影響進(jìn)行了理論研究和仿真分析。 提出了基于COMSOL軟件薄膜氣流模塊的磁頭/磁盤(pán)界面超薄氣膜潤(rùn)滑雷諾方程和范德華力的數(shù)值求解方法，對(duì)硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器中磁頭/磁盤(pán)系統(tǒng)浮動(dòng)塊表面上壓力分布和空氣軸承力進(jìn)行了分析，得出了平板型空氣軸承、雙軌型空氣軸承和復(fù)雜運(yùn)動(dòng)狀態(tài)雙軌型空氣軸承在穩(wěn)定工作狀態(tài)時(shí)浮動(dòng)塊工作表面壓力分布。 考慮了浮動(dòng)塊和磁盤(pán)、浮動(dòng)塊和懸臂之間的接觸和碰撞等因素的影響，建立了磁頭懸臂組件及硬盤(pán)片系統(tǒng)三自由度的動(dòng)力學(xué)模型，在此基礎(chǔ)上建立了動(dòng)力學(xué)方程，并對(duì)方程中的主要參數(shù)（等效剛度、等效質(zhì)量、等效阻尼轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等）進(jìn)行了逐一計(jì)算；利用MATLAB軟件編程求解動(dòng)力學(xué)方程，得到了不同浮動(dòng)塊表面形貌和不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的磁頭浮動(dòng)塊的振動(dòng)特性和其恢復(fù)穩(wěn)定狀態(tài)的時(shí)間。研究表明，對(duì)于飛行高度為納米量級(jí)的硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，磁頭浮動(dòng)塊表面形貌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)形態(tài)對(duì)硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器工作性能影響很大，在研究中引入范德華力對(duì)空氣軸承力的影響會(huì)使研究結(jié)果更接近于實(shí)際工作情況。
【關(guān)鍵詞】：硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器 空氣軸承 稀薄效應(yīng) 范德華力 動(dòng)力學(xué)特性
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類(lèi)號(hào)】：TH133.35
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-18
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義9-10
• 1.2 硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器技術(shù)的發(fā)展10-14
• 1.2.1 磁頭技術(shù)發(fā)展11-12
• 1.2.2 磁盤(pán)技術(shù)發(fā)展12-13
• 1.2.3 浮動(dòng)塊技術(shù)發(fā)展13-14
• 1.3 磁頭浮動(dòng)塊國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-17
• 1.3.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀15-17
• 1.4 本文研究的主要內(nèi)容17-18
• 第2章 頭盤(pán)界面空氣軸承及范德華力作用分析18-30
• 2.1 空氣軸承形成與修正雷諾方程推導(dǎo)18-20
• 2.2 修正的雷諾方程20-23
• 2.3 磁頭/磁盤(pán)簡(jiǎn)化模型間范德華力表達(dá)式的推導(dǎo)23-26
• 2.4 求解方法選擇和 CFD 模塊中公式簡(jiǎn)化26-29
• 2.4.1 求解方法的選擇27
• 2.4.2 求解器的選擇27-28
• 2.4.3 軟件中 CFD 模塊公式的簡(jiǎn)化28-29
• 2.5 本章小結(jié)29-30
• 第3章 磁頭磁盤(pán)空氣軸承動(dòng)壓特性仿真分析30-44
• 3.1 模型的建立及求解30-39
• 3.1.1 平板滑塊幾何模型30-32
• 3.1.2 雙軌滑塊幾何模型32-35
• 3.1.3 復(fù)雜飛浮姿態(tài)下的雙軌模型35-38
• 3.1.4 三個(gè)模型在不同條件時(shí)求解38-39
• 3.2 仿真結(jié)果分析39-43
• 3.3 本章小結(jié)43-44
• 第4章 頭盤(pán)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性及影響因素分析44-61
• 4.1 頭盤(pán)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型的建立44-46
• 4.2 建立動(dòng)力學(xué)方程46-47
• 4.3 動(dòng)力學(xué)方程中參數(shù)確定47-53
• 4.3.1 等效剛度、等效質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量47-49
• 4.3.2 阻尼系數(shù)的計(jì)算49-51
• 4.3.3 磁頭/磁盤(pán)系統(tǒng)中作用力的求解51-53
• 4.4 動(dòng)力學(xué)方程的求解53-54
• 4.5 動(dòng)力學(xué)方程求解結(jié)果分析54-60
• 4.5.1 平板浮動(dòng)塊的振動(dòng)響應(yīng)曲線(xiàn)54-55
• 4.5.2 雙軌模型在飛行高度 h=10nm 時(shí)振動(dòng)響應(yīng)曲線(xiàn)55-57
• 4.5.3 復(fù)雜運(yùn)動(dòng)雙軌模型在 h=10nm 時(shí)的振動(dòng)響應(yīng)曲線(xiàn)57-58
• 4.5.4 硬盤(pán)系統(tǒng)加載時(shí)浮動(dòng)塊受到?jīng)_擊后的穩(wěn)定時(shí)間58-60
• 4.6 本章小結(jié)60-61
• 結(jié)論61-62
• 參考文獻(xiàn)62-67
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果67-69
• 致謝69

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