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笔记本电脑作为重要的便携式电子设备已广泛应用在各个领域,随着用户对笔记本越来越高的使用舒适性要求以及笔记本自身可靠性越来越高的要求,笔记本硬盘的抗振、抗冲击性能以及笔记本的使用舒适性能需要进一步提高。本文以R423型号笔记本为研究对象,通过实验及有限元方法分析了以硬盘为主体的硬盘振动系统的动力学特性,并就硬盘的隔振设计进行了深入研究,本文的工作内容如下:
(1)首先根据厂方可靠性测试要求通过实验分析了笔记本palm-rest区域的振动状况,对获取的振动加速度信号进行频谱分析确定了palm-rest区域的主要振源以及隔振的主要对象;其次简要分析了厂方关于笔记本电脑各面的冲击测试结果(硬盘加速度响应)。实验与测试结果可用于验证动力学分析结果是否合理。
(2)在提出具体的隔振方案之前首先进行了动力学仿真分析,先根据笔记本电脑的结构特点以及动力学模型的一般建立方法选取了包括top、bottom、PCB组件、硬盘、支架的硬盘振动系统作为动力学分析的研究对象,在建立了各个部件的有限元模型后建立了硬盘振动系统的装配体有限元模型;然后利用NXNASTRAN对硬盘振动系统动力学模型进行了振动仿真分析与冲击响应分析,得到了palm-rest区域的振动加速度数据以及硬盘的冲击加速度响应数据,仿真分析的结果与实验及测试数据较一致。
(3)在分析了笔记本硬盘振动系统中硬盘振动与冲击的传递方式以后确立了四种硬盘隔振设计方案,思路主要为修改结构以及设计隔振元件进行隔振。在详细介绍了各方案的设计思路及实施过程后分别对方案①、方案②和方案③进行了振动仿真与冲击响应分析的验证,验证结果显示方案①对palm-rest区域的振动以及硬盘的冲击响应都有一定的改善,方案③对palm-rest区域的振动有一定的改善,对硬盘某些区域的加速度冲击响应有改善,对针对方案④则求解了输入激励与输出响应的传递系数曲线,结果显示设计的隔振垫对于中高频振动有较好的隔振效果。
本研究的目的在于通过仿真手段分析硬盘振动系统的动力学特性,进而提出隔振方案并对其进行验证是否有效,从而在设计之初即对产品的可靠性进行准确把握。