本文關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)光盤驅(qū)動器高速旋轉(zhuǎn)盤片的解析動力學(xué)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：旋轉(zhuǎn)盤片作為旋轉(zhuǎn)機(jī)械中的基本元器件,廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)存取設(shè)備、圓盤鋸片、旋轉(zhuǎn)圓盤干燥機(jī)、盤式制動器和發(fā)動機(jī)與液力變矩器間的彈性連接盤等領(lǐng)域。計(jì)算機(jī)光盤驅(qū)動器中光盤旋轉(zhuǎn)時(shí)的振動會造成數(shù)據(jù)讀取錯(cuò)誤、光驅(qū)和光盤壽命降低等問題,因此對光盤驅(qū)動器高速旋轉(zhuǎn)盤片動力學(xué)特性進(jìn)行研究具有重要的科學(xué)意義和實(shí)用價(jià)值。 本文首先對光驅(qū)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理進(jìn)行了分析,根據(jù)實(shí)際測量結(jié)果在CATIA中建立光驅(qū)和盤片的三維模型。使用ANSYS有限元軟件對光驅(qū)進(jìn)行了受力分析和剛度計(jì)算,并求解了支架裝置及盤片在無轉(zhuǎn)速和高轉(zhuǎn)速(7200轉(zhuǎn)／分,15000轉(zhuǎn)／分)下的振動模態(tài)和固有頻率。接下來,考慮電機(jī)的發(fā)熱量,并分析計(jì)算盤片熱對流系數(shù)和盤片內(nèi)徑處熱流密度,利用ANSYS有限元獲得盤片及支架裝置的溫度分布,研究在熱應(yīng)力和離心應(yīng)力的共同作用下盤片及支架裝置的振動模態(tài)和固有頻率。這一部分ANSYS有限元研究為下文解析開展盤片動力學(xué)特性分析提供數(shù)據(jù)支持和結(jié)果驗(yàn)證參照。其次,基于板殼振動力學(xué)基本原理,考慮盤片旋轉(zhuǎn)離心應(yīng)力,根據(jù)盤片的力平衡方程及實(shí)際邊界條件獲得盤片上任意點(diǎn)的應(yīng)力分布函數(shù),通過旋轉(zhuǎn)盤片的動能和勢能應(yīng)用漢密爾頓原理推導(dǎo)旋轉(zhuǎn)盤片的橫向振動變形偏微分方程及其邊界條件。采用伽遼金法對偏微分方程進(jìn)行離散處理獲得其常微分方程組模型,通過特征值計(jì)算,研究轉(zhuǎn)速和盤片固有頻率間的變化關(guān)系,.得出盤片的臨界轉(zhuǎn)速,同時(shí)分析盤片厚度、外徑和內(nèi)徑對其臨界轉(zhuǎn)速和固有頻率的影響。再次,分析旋轉(zhuǎn)盤片的傳熱學(xué)特性,建立盤片的熱傳導(dǎo)方程模型及其邊界條件,并將內(nèi)徑處的邊界條件分為溫升和熱流密度兩種情況進(jìn)行求解和討論。對溫度影響下的盤片進(jìn)行熱彈性內(nèi)力分析,應(yīng)用達(dá)朗伯原理得出熱彈性盤片力平衡和彎矩平衡方程,建立旋轉(zhuǎn)盤片熱彈性橫向振動方程模型及對應(yīng)的邊界條件。對溫度場和熱應(yīng)力函數(shù)進(jìn)行解析求解,并使用伽遼金法對熱彈性盤片振動方程進(jìn)行離散化處理,進(jìn)而研究盤片內(nèi)徑處的溫升和熱流密度對高速旋轉(zhuǎn)熱彈性盤片動力學(xué)特性的影響。最后,在盤片內(nèi)徑處考慮其五自由度簡化支撐模型,重新確立旋轉(zhuǎn)盤片的動能和勢能,根據(jù)漢密爾頓原理得出盤片的橫向振動控制方程,同樣應(yīng)用伽遼金法對方程離散,進(jìn)而分析各支撐剛度對旋轉(zhuǎn)盤片動力學(xué)特性的影響。 在國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“超臨界轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)圓盤熱彈性耦合動力學(xué)和減振機(jī)理研究(51105164)”的資助和支持下,本文以計(jì)算機(jī)光盤驅(qū)動器為應(yīng)用背景所開展的高速旋轉(zhuǎn)盤片解析動力學(xué)研究工作,可為計(jì)算機(jī)光驅(qū)以及旋轉(zhuǎn)盤片其它應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展奠定理論基礎(chǔ)和提供技術(shù)參考。
【關(guān)鍵詞】：旋轉(zhuǎn)盤片 計(jì)算機(jī)光驅(qū) 熱彈性耦合 支撐剛度 固有頻率 臨界轉(zhuǎn)速
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TP333.4;TH113
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-8
• 目錄8-12
• 第1章 緒論12-24
• 1.1 研究目的和意義12-15
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-20
• 1.2.1 旋轉(zhuǎn)盤片自身的動力學(xué)特性15-18
• 1.2.2 旋轉(zhuǎn)盤片與工作環(huán)境中空氣間的耦合振動18
• 1.2.3 旋轉(zhuǎn)盤片溫度分布的變化對其動力學(xué)特性的影響18-20
• 1.3 研究內(nèi)容20-24
• 1.3.1 盤片及支架裝置的有限元分析20
• 1.3.2 旋轉(zhuǎn)盤片自身解析動力學(xué)研究20-21
• 1.3.3 考慮熱影響的旋轉(zhuǎn)盤片解析動力學(xué)研究21
• 1.3.4 考慮支撐剛度的旋轉(zhuǎn)盤片解析動力學(xué)研究21
• 1.3.5 解析法與有限元法的優(yōu)缺點(diǎn)21-24
• 第2章 盤片及支架裝置的有限元分析24-46
• 2.1 光驅(qū)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、材料及工作原理24-28
• 2.1.1 光驅(qū)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)24-26
• 2.1.2 托盤結(jié)構(gòu)及工作原理26-28
• 2.1.3 結(jié)構(gòu)材料28
• 2.2 支架裝置的靜力學(xué)分析28-31
• 2.2.1 支架裝置的模型建立及網(wǎng)格劃分29
• 2.2.2 支架裝置受力分析及剛度計(jì)算29-31
• 2.3 盤片及支架裝置模態(tài)分析31-38
• 2.3.1 無轉(zhuǎn)速盤片及支架裝置模態(tài)31-34
• 2.3.2 轉(zhuǎn)速對盤片及支架裝置模態(tài)的影響34-38
• 2.4 熱應(yīng)力下盤片及支架裝置模態(tài)38-44
• 2.4.1 電機(jī)發(fā)熱量分析38-39
• 2.4.2 盤片及支架表面熱對流系數(shù)39-40
• 2.4.3 盤片及支架裝置熱應(yīng)力分布及模態(tài)40-44
• 2.5 本章小結(jié)44-46
• 第3章 旋轉(zhuǎn)盤片自身解析動力學(xué)分析46-68
• 3.1 旋轉(zhuǎn)盤片動力學(xué)方程的建立46-52
• 3.1.1 旋轉(zhuǎn)盤片內(nèi)力分析46-51
• 3.1.2 旋轉(zhuǎn)盤片能量計(jì)算及振動方程的推導(dǎo)51-52
• 3.2 旋轉(zhuǎn)盤片動力學(xué)分析52-58
• 3.2.1 旋轉(zhuǎn)盤片橫向位移函數(shù)的建立53-57
• 3.2.2 推導(dǎo)旋轉(zhuǎn)盤片動力學(xué)方程57-58
• 3.2.3 盤片固有頻率分析58
• 3.3 數(shù)值計(jì)算及結(jié)果討論58-67
• 3.3.1 S_n,L_n,k_(m,n)C_(m,n)的計(jì)算58-59
• 3.3.2 轉(zhuǎn)速對盤片固有頻率的影響59-63
• 3.3.3 盤片厚度對固有頻率和臨界轉(zhuǎn)速的影響63-64
• 3.3.4 盤片外徑對固有頻率和臨界轉(zhuǎn)速的影響64-65
• 3.3.5 盤片內(nèi)徑對固有頻率和臨界轉(zhuǎn)速的影響65-67
• 3.4 本章小結(jié)67-68
• 第4章 考慮熱影響的旋轉(zhuǎn)盤片解析動力學(xué)分析68-92
• 4.1 考慮熱影響的盤片動力學(xué)方程的建立68-72
• 4.1.1 旋轉(zhuǎn)盤片熱彈性內(nèi)力分析68-69
• 4.1.2 旋轉(zhuǎn)盤片熱彈性動力學(xué)建立及邊界條件69-72
• 4.2 考慮熱影響的盤片動力學(xué)分析72-82
• 4.2.1 溫度場的求解過程72-76
• 4.2.2 應(yīng)力函數(shù)的求解過程76-80
• 4.2.3 盤片位移的求解過程80-82
• 4.3 數(shù)值計(jì)算及結(jié)果討論82-90
• 4.3.1 盤片內(nèi)徑處溫升邊界條件對盤片振動的影響83-86
• 4.3.2 盤片內(nèi)徑處熱流密度邊界條件對盤片振動的影響86-90
• 4.3.3 盤片內(nèi)徑處溫升和熱流邊界條件對比分析90
• 4.4 本章小結(jié)90-92
• 第5章 考慮支撐剛度的旋轉(zhuǎn)盤片解析動力學(xué)分析92-110
• 5.1 考慮支撐剛度的旋轉(zhuǎn)盤片模型建立及動力學(xué)分析92-101
• 5.1.1 坐標(biāo)系建立92-94
• 5.1.2 旋轉(zhuǎn)盤片動能和勢能94-96
• 5.1.3 控制方程及分析96-101
• 5.2 數(shù)值計(jì)算及結(jié)果討論101-108
• 5.2.1 在給定支撐剛度下轉(zhuǎn)速對盤片固有頻率的影響102-105
• 5.2.2 在無轉(zhuǎn)速下支撐剛度對盤片固有頻率的影響105-106
• 5.2.3 在高轉(zhuǎn)速下支撐剛度對盤片固有頻率的影響106-108
• 5.3 本章小結(jié)108-110
• 第6章 結(jié)論與展望110-112
• 6.1 結(jié)論110-111
• 6.2 不足與展望111-112
• 參考文獻(xiàn)112-120
• 作者簡介120-122
• 致謝122

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9 安U，

本文編號：341697