硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器中具有超低飛高氣膜浮動(dòng)塊的動(dòng)力學(xué)分析與優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域，作為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的外部存儲(chǔ)設(shè)備，硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器(簡(jiǎn)稱(chēng)硬盤(pán))已不僅僅被用在大型計(jì)算機(jī)和服務(wù)器中，其應(yīng)用已經(jīng)開(kāi)始普及到便攜設(shè)備和消費(fèi)電子產(chǎn)品等領(lǐng)域。硬盤(pán)已經(jīng)成為最重要的程序和數(shù)據(jù)載體。但是，隨著硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器磁盤(pán)片磁記錄密度不斷提高，頭盤(pán)間隙越來(lái)越小，具有超低飛高的氣膜浮動(dòng)塊的動(dòng)力學(xué)分析對(duì)于提高硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的性能尤為重要。 本文首先基于硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的內(nèi)部構(gòu)造以及其工作原理建立磁頭盤(pán)系統(tǒng)單自由度和二自由

2、度模型。進(jìn)而對(duì)具有超低飛高浮動(dòng)塊的磁頭盤(pán)系統(tǒng)的單自由度模型，采用修正Newmark-β法，利用Matlab編程求解浮動(dòng)塊的動(dòng)力平衡方程，獲得浮動(dòng)塊飛高位移～時(shí)間，浮動(dòng)塊飛行速度～時(shí)間等關(guān)系曲線，然后采用快速傅立葉變換(FFT)分析功率譜密度函數(shù)，從而分別在時(shí)域和頻域分析具有超低飛高氣膜浮動(dòng)塊的非線性動(dòng)力學(xué)特性。對(duì)具有超低飛高浮動(dòng)塊的磁頭盤(pán)系統(tǒng)的二自由度模型，本文采用模態(tài)分析法對(duì)浮動(dòng)塊動(dòng)力學(xué)平衡方程解耦，然后再應(yīng)用修正Newmark-β法

3、求解解耦后的平衡方程，更深入的討論具有超低飛高氣膜浮動(dòng)塊運(yùn)動(dòng)的非線性性，以及影響浮動(dòng)塊運(yùn)動(dòng)的影響因素。進(jìn)而根據(jù)對(duì)影響因素的分析對(duì)浮動(dòng)塊進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，并基于傳統(tǒng)單純形法的原理，對(duì)單純形法進(jìn)行修正，使每一迭代步構(gòu)成單純形的頂點(diǎn)都位于可行域內(nèi)，采用修正的單純形法利用Matlab編程對(duì)浮動(dòng)塊進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，并獲得了較為理想的結(jié)果。由于具有超低飛高的氣膜浮動(dòng)塊飛行高度在幾納米，本文基于Lennard-Jones勢(shì)能模型，將磁頭與磁盤(pán)間的分子力列入浮