基于ADAMS车用CD光驱的振动隔离研究

第25卷第4期

Vol125,No14

西华大学学报 自然科学版JournalofXihuaUniversity NaturalScience

2006年7月Jul12006

文章编号:16732159X(2006)0420011203

基于ADAMS车用CD光驱的振动隔离研究

丁建明,巢凯年

(西华大学交通与汽车工程学院,四川成都610039)

摘　要:通过对某型号CD光驱的隔振系统作扫频实验,获得振动系统的阻尼比和竖直振型对应的固有频率。应用ADAMS软件建立CD光驱虚拟样机模型。用半正弦脉冲作为激振,优化隔振系统。实验表明,优化后隔振系统的振动特性大大改善,为设计新的CD光驱隔振系统提供了方法。

关键词:CD光驱;振动隔离;ADAMS;仿真与优化　　中图分类号:TH703163

　　文献标识码:A

　　CD光驱是集机械学、光学与电子学的有机整体,其良好的音频效果主要取决于光头的稳定聚焦。而影响聚焦稳定性的重要因素是光盘驱动器的振动。振动的来源有二个方面,一是系统内部电机偏心质量在高速转动时所引起的振动,动与冲击。振动传到CD机上在CD(),光和刚度参数合理选择和合理布局。

　　振动参数的测量,通过静位移法测量刚度,用电子称获取系统质量,应用表1ξ=

1(质量、刚m2319表2　振动参数测量值

方向刚度(N/mm)阻尼(Ns/mm)

x0143010100106

z(竖直)015128

y01301

01128

177g

阻尼比总质量

01001110100106

1　实验研究

对光驱的隔振系统从10Hz到50Hz做振动扫频实验获取隔振系统的幅频特性,光头处的加速度作为输出x0(t),振动台的振动作为系统的输入

xi(t),由幅频特性的定义可有:|

A(j )|=()

。实验结果如表1(振动台的激振加速度为

xi(j )

2　建模与仿真分析

211　建模与模型验证

ADAMS(AutomaticDynamicsAnalysisofSys2tem)软件是应用多体系统动力学中的拉格朗日方

程建立系统的微分方程,能够在交互式的图形环境中应用其力库、零件库、约束创建参数化的机械系统几何模型,能够对系统进行静力学、运动学、动力学分析。建模的3点假设:(1)把CD机看作刚体,因为它比隔振系统的刚度大得多;(2)弹簧阻尼都工作在线性状态;(3)把每一隔振垫简化为三个方向的刚度相同弹簧和相同的阻尼。分别创建光驱的各个零件,包括CD板、驱动光头移动的电机、驱动光碟旋转的电机、光碟的夹板、光头、光碟、二个齿轮轴(部件的质量由各个部件的几何尺寸和各部件的密度决定)八个部件,然后用固定约束副将这八个部件连接。创建振动台添加移动

115g,由于高频特性较好,列了前10赫兹),从表中

可以看出,隔振系统在17Hz左右时放大倍数最大,竖直方向的振动达到共振。

表1　隔振系统的幅频特性

激振频率

(Hz)

10

11

12

13

14

15

16

17

18

1920

机芯加速度

(g)|A(j )|

4164154154154185125175195413412

218333312315318319314219218

　　收稿日期:2006202227

　　作者简介:丁建明(19812),男,四川平昌县人,硕士研究生,研究方向:汽车振动性能测试。

　　　12西华大学学报 自然科学版2006年

符、在移动符上添加驱动(振动台的激振)。应用3个弹簧和阻尼将CD机和振动台连接,同时在CD板上与振动台连接的每个弹簧处再创建2个弹簧阻尼和大地连接。所建立的整个虚拟样机模型如图1

。

图3　弹簧1和CD连接处激振对应的位移响应

图1　CD机的虚拟样机模型

光驱隔振系统为6自由度的有阻尼振动系

统,对应有6个固有频率和6个振形。应用ADAMS软件的静平衡仿真和和线性仿真工具计算固有频率,以动画的形式观看振型。6个固有频率分别为518563Hz、1214112Hz、251

8421Hz、1610083Hz、1613445Hz、1815143Hz。其中固有频率1613445Hz(,),建立正确,、刚度和阻尼特性。212　仿真分析

CD光驱隔振系统的原始参数仿真结果见图2,即幅值为012g(汽车受到一般冲击时传到车身的加速度在012g以下)的半正弦激振所对应的光头处加速度响应曲线。在CD板和弹簧连接处的三个位置在竖直方向相对于静平衡位置的位移见图3、图4、图5

。

图4　2和CD图5　弹簧3和CD连接处激振对应的位移响应

图2　原始系统激振所对应光头处加速度的响应

　　从图3、4、5可以看出CD机工作时,其CD板离

开静平衡位置在10毫米以上。而实际上,CD机包装在一个盒子里面,其相对于静平衡位置的竖直移动位移的许可范围为25mm到+5mm,这说明实际中CD机在激振的情况下已经与CD机的包装盒子发生碰撞。为了使CD机的工作可靠,除了要使光头处的加速度最小,也要限制光头处的位移处在许可的范围之内,以免和包装外壳发生碰撞。213　优化分析

为了实现光头工作在竖直位移许可的范围内而光头处的加速度达到最小,因此以光头处的加速度在仿真过程中的最大值达到最小为优化目标,以9个弹簧的刚度系数和9个阻尼的阻尼系数为优化变量(实际中,由于使用同一种类型的减振阻尼和弹簧,因此在X、Y方向的6个弹簧的刚度应相等,6个阻尼也应该相等;在z方向的3个弹簧和3个阻尼也应该相等,为此优化变量从18个减少到4个),

第4期丁建明等:基于ADAMS车用CD光驱的振动隔离研究

　　　13

以弹簧和CD板连接点相对于静平衡位置的竖直位

移的绝对值不超过5mm为优化的约束条件(共有三个约束条件),应用OPTDES的二次规划算法和用ADAMS的优化模块进行优化。优化后竖直振动对应的固有频率为91883Hz。优化后弹簧刚度、阻尼系数见表2。

表2　优化后隔振系统的参数值

方向刚度(N/mm)阻尼(Ns/mm)

x2106401001431

z(竖直)0112501006

y2106401001431

01374

3　结论

(1)扫频实验表明系统在17Hz时竖直振型达

到共振,样机的计算结果表明系统在1613445Hz时竖直振型达到共振,说明虚拟样机能够较好的模拟

CD光驱隔振系统的振动特性。

(2)在同一激振条件下,通过对系统优化前后的仿真分析,光头处的加速度从优化前的21032g减小到优化后的01708g,说明隔振系统的振动特性大大改善。

(3)应用虚拟样机能够找到适当的设计参数使隔振系统的振动特性达到最优。

竖直阻尼比

　　优化后的仿真曲线为图6。通过优化后光头处的加速度响应曲线(图6)和优化前光头处的加速度响应曲线(图3)比较可以看出,光头处的加速度大大减小,说明隔振系统的振动特性大大改进,峰值从优化前的21032g降到优化后的01708g,降低为2187倍。由于弹簧和CD板连接三位置处的位移

受到约束而处在许可范围内,由于三点确定一个平面,这说明光头运动在相对于静平衡位置的25mm到+5mm之间,不会和包装外壳相碰撞

。

参　考　文　献

[1]朱秀琳.高性能VCD[J].,(8).

],.(7.

].ADAMS实例教程[M].北京:北京理工大学出版

社,2002.

[4]陈立平,张云清,任卫群,等.机械系统动力学分析ADAMS

应用教程[M].北京:清华大学出版社,2005.

[5]MSC.software.ADAMSFSP基础培训教程[M].李　军,陶

永忠,译.北京:清华大学出版社,2004111.

(编校:周剑华)

图6　优化后光头处的加速度响应曲线

专利成果

积时式悬沙采样器用开关阀阀芯

专利号:ZL20042010520612

专利权人:西华大学　　　　　　　　　　　发明(设计)人:雷 …… 此处隐藏：5747字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……