DVD相关问题大讨论.doc

DVD相关问题大讨论鉴于论坛上已经有DC、PC的讨论，偶想在此发起DVD相关问题的讨论 希望大家能把工作遇到的问题一起来交流，共同提高； 同时也把此贴作为新年的礼物，祝大家新年有新的收获！ 一个DVD产品涉及到的方方面面是很多，作为R&D结构工程师，除了作结构以外，需要了解的东西也实在是太多，因为做结构不仅仅是画图。 DVD相关问题讨论大致包括： DVD PLAYER、DVD ROOM、Portable DVD、吸入式DVD 等 产品的结构、传动部分的设计等DVD相关问题。 我会把我在这方面的一点设计经验与大家分享， 欢迎大家一起来讨论， 同时更要请行内做DVD的高手不吝赐教！从齿轮谈起： DVD所用到的塑料齿轮多为小模数齿轮-模数m1的齿轮相比，小模数齿轮的设计参数中要注意: 顶隙系数c* = 0.35， 齿根圆角半径要小于0.2 mn 第二版齿轮手册 上册10-4有讲到。DVD所用到的塑料齿轮材料多为POM、PA， 采用多点进胶的对称点胶口射出成形。 POM俗称赛钢、塑钢， 其强度、形变的恢复能力、耐磨及自润滑能力很好，但其成形特性不佳。 PA质软，成形特性要优于POM,用PA做的齿轮可降低冲击和噪音， 常用来增加齿轮组的中心距作为阻尼齿轮。 关于齿轮噪音问题我在以前的阽子中有提到过， 齿轮产生噪音的原因很多材料是一个方面另外的问题会出在齿轮组上； 可能是结构设计的原因，也可能是模具厂做模有问题，或是润滑不足 在齿轮组方面，有设计的问题，比如正负变位不恰当，导致中心距不对， 一般的情况是中心距过小有卡死的可能 中心距过大易滑牙出现打打齿噪音。 在DVD中，齿轮的变位系数在0.10.4都有可能， 要结合机构的整体情况进行选取。 为降低齿轮传动的噪音，在结构上常常会用到调隙齿轮，当然调隙齿轮也能提高传动的精度； 下图为常用的调隙齿轮结构：也会在齿轮传动中用PA齿轮来降低噪音， 比如有些Loader的齿轮组中，会在第二级用到PA齿轮， 利用PA的质软的特性将硬接触变成软接触，起到很好的缓冲作用， 如下图：除了上述几点外， 固定齿轮的转轴的垂直度及齿轮与转轴的间隙也是要点， 垂直度不够或间隙过大都会有问题。 如果是齿条，就要注意齿条的直线度与强度； 还要注意各运动部件间的磨擦要尽量减到最小， 将大面积接触磨擦变成小面积或线磨擦。 另外一方面就是要注意齿轮的精度与齿形， 常用的齿轮是渐开线圆柱齿轮； 在精度方面，简单的说，玩具类的齿轮精度和DVD的齿轮精度是不一样的。 所以，做塑胶齿轮要找专业的模具厂，而且具体的问题可与模具厂一起讨论， 如果模具厂差，设计再准确也没用！ 出现齿轮精度达不到要求齿形不对等情况，要修改就很烦啊！关于小模数齿轮的基本计算公式：小模数蜗杆传动- 模数m、节圆直径d、头数z、导程角 ，常用参数对照表：典型机芯的几个典型尺寸： 其实这几个尺寸不用我讲，做过机芯的同行一定也很清楚 但是现在有很多DVD生产厂家都是买整个的机芯或Loader的部分， 虽然供货商也会提供PICK UP的SPEC, 然而在实际讲的结构设计中，我有见到有的兄台在接到一个案子进行3D建模时， 往往不太了解这些基本尺寸。 在典型的机芯中，较长的一根导杆常叫主导杆；较短的一根叫副导杆 ； 在竖直方向上，副导杆比主导杆高0.5mm； 两根导轴的中心距是47.5mm； 主导杆到Spindle Motor (主轴马达) 的水平距离24.5mm; Turn plate（固定DISK的转盘）端面到主导杆中心的竖直长度是9.5mm； 另一个重要尺寸就是PICK UP的行动范围， 首先要明确通常一张DISK最内圈导入区直径是45mm， 最外圈导出区直径是117mm，因此PICK UP的最小行程是36mm， 而实际中的取值要比36mm大一些，取3840mm。 具体尺寸如下图示意 ：齿轮的图面标注包括两个方面： 齿轮的图面标注包括两个方面： 一在图上标注的尺寸： 齿顶圆直径及公差 分度圆直径； 齿宽； 孔（轴）径及其公差； 定位面及其要求； 齿轮表面粗糙度； 二除了标注以上的数据，还要求用表格列出数据及参数，内容包括： 法向模数； 齿数 / 头数（蜗杆）； 基本齿廓； 齿顶高因子； 螺旋角； 螺旋方向； 轴向齿距（蜗轮、蜗杆） 导程角（蜗轮、蜗杆） 径向变位因子； 齿厚：公称值及其公差； 精度等级； 齿轮副中心距及其极根偏差； 配对齿轮的图号及其齿数； 检验项目代号及其公差等等, 参考图框如下： 俺也說點感受： 上面的兄弟主要講的是抽屜式DVDLoader的齒輪設計要點。我曾經設計過一款掀蓋式DVD 的，出過很大問題，主要是： 1: DVD轉速很高，比cd, vcd 快很多。 2: DVD多為超薄機芯,要避開moto等干涉位，有困難。 由於開始采用普通cd機的設計方式，生產時出現大量轉碟響的壞機，主要是避空位間隙不夠，dvd碟（561）高速旋轉時產生共振（cd vcd 沒問題），後來加大空間才解決。磨擦的降低： DVD中相对运动部分部件之间磨擦的降低，常常是变大面积接触为小面积接触； 将连续的小面积接触转变成间断的小面积接触，尽量将接触面积做到最小， 相对于整体来看，要达到线接触的目的； 同时还要在这些运动接触部位涂上润滑油，进一步减少磨擦。 利用POM、PA作齿轮，也就是在利用它们耐磨，自润滑的特性。 例如： 为了减小齿轮与轴底端支撑物的磨擦，常做成小面积凸台来作为支撑面， 变大面积接触为小面积接触，如下图； 同时小的面积也方便控制其接触面质量，比如说表面粗糙度、高度等等；再如： 为减小齿轮端面与其它零件的磨擦，齿轮端面要做一圈凸起圆环; 如下图：又如： 为了减少TRAY与BASE的磨擦，滑槽与导轨的接触面要尽量小， 要始终坚持小面积接触的原则； 同时，滑槽及导轨中心的直线度也要注意， 否则，不仅磨擦大，还会出现异音、TRAY摆动的现象，如下图； (当然TRAY有异音、摆动等现象还与啮合有关)不知你所说的掀盖式DVD是用motor自动开盖，还是手动用弹簧释放hook开盖？ 但是DVD不论是哪种形式，齿轮及运动部分的设计原则大致相同。 至于你提到转盘响的原因主要是盘片下端面到HOUSING端面的空间不够， 因为DISK在高速旋转的过程中，不可癖避免的存在振动， 振动的原因是多方面的，可能是盘片本身的问题； 也可能是SPINDLE MOTOR / TURN PLATE的问题； 也可能是机芯部分整体避振不够，DAMPER阻尼不够。 因此，盘片下端面到HOUSING端面的距离要取h1.52mm才比较保险同时，对于翻盖式或PORTABLE DVD， 除了保证DISK上下振动空间以外， 还要注意一下取碟时的”手指位”空间； 如果产品做外销到欧美，要想到鬼老的手比偶们要大(至少是偶的1.5倍)， 因此在设计时要给出足够的手指空间， 我发现有的同事在做PORTABLE DVD时往往会忽视这一点！ 要给出足够的手指位，取碟处的空间距DISK外侧要有1015mm （如下图）关于调隙： 为了实现传动的准确与平稳性，DVD的传动件之间需要进行调隙， 常利用弹簧或扭簧来实现； 这样一方面可以实现传动的准确性， 另一方面也可以消除传动中的冲击与噪音。 例如：在第二级传动中使用的调隙齿轮; 在rack gear 与pick up之间会加一个弹簧； 有的还会在摆杆连接轴的地方加扭簧，等等；典型DVD Loader机构件： 1.光学拾取头 (Pick up): 作为一个组件与导杆一起固定在Chassis上， 有大机芯与小机芯之称； Chassis for Pick up 的材质一般是SECC, 在小机芯中，会用到Mg Al合金压铸； 有小机芯中Pick up甚至直接利用Base上的直边作为导轨;2.齿轮组(Gear Assy): 常用材料: POM、PA 常见组合有: Pulley、Gear、Rack Gear； Worm Gear、Gear、Rack Gear; Worm Gear、Helical Gear、Rack Gear 有时为减小整体体积，要用到镙杆传动，多见于小机芯， 镙杆材质一般会选用SUS 402等，硬度大于HV300； 直线度、圆度要达到0.02等;3.框体/机座 (Base/Loader Base): 最外面的一个胶框，用来固定Pick up及Slider、Tray等整个内部零件； 材质一般会用到： ABS+PC (7:3、6:4) 、ABS+PC+GF、ABS+ 20%GF、PC+ 20%GF等;4.升降杆（Elevator）: -抽屜式DVD中用來支撑PICK UP上下运动的支架； 常用材質為: PC+ABS+GF、PC+GF、PC+ABS等諸位請看這款(SANYO)機芯:大小平台之距為6.70mm, 如若將小平台設計距CD室平面2.0mm(最小值)，CD室膠厚2.5mm, 那麼，大平台距CD室地面之距為6.70-2.0-2.5=2.2mm, 圖示的突台已經干涉0.6mm，CD室需減膠避空，若間隙為1.0mm, 那麼CD室避空區的膠厚為2.5-0.6-1.0=0.9mm, 膠已經很薄。 但我認為最好間隙保持1.0mm以上，否則，很能產生噪音。（這裡說的都是對掀蓋式DVD而言，我看過SAMSUNG機芯，更麻煩。）再看看這個，有多緊湊SANYO的这款机芯我手头上也有，明白你所说的问题。 CD室减胶避空是必要的， 将局部干涉地方的胶厚做薄就行了， 比如你所说的厚度0.9在局部也是可以的， 但要将2.50.9的过渡区域做大一些，以免正面缩印明显。 不过CD室的整体料厚我一般做到2.0就行了，但在结构上要保证强度。 SANYO的这款机芯的干涉常发生在Damper处， 如果空间实在太紧张，可将Damper压缩量加大， 这样还要空间可争取，但前题是读碟能力要保证， 可以尝试自己开发Damper结构，做到保证足够阻尼的同时， 将Damper锁合后的高度做到最小， 这样常常要做N款Damper进行测试，找到所需的。4.滑动杆 (Slider): 带动Elevator上下运动的滑动体； 因其带有滑槽，在滑动的过程中，会带动Elevator上的杆体， 从而带带动Elevator上下运动； 带见的是左右滑动形式； 其材质同上；对于抽屉式DVD长度的问题，要综合起来考虑， 看哪些是变不了的， 比如TRAY的行程、PICK UP的行程等； 哪些是可以再减的， 比如TRAY自身的长度，除了保留RACK GEAR那一段以外，长度还可不可以减？ CHASSIS结构及DAMPER位置，在长度方向可不可以再想办法做短？ 或是改变Elevator的升降结构的，也可以使得LOADER整体尺寸变小 要具体到每一个零件，掌握基本的尺寸，定中求动，比如， 就算是PICK UP的行程固定，却可将导轨偏一个角度，使其在长度方向尺寸变小(如下图)。 以上所涉及的问题点较多， 下面还是接上面的内容，从最基本的来说起吧。5. DAMPER 用于DVD上的减震系统有多种形式， 其中用DAMPER形成悬浮减震系统是最简单有效的方法。 DVD上常见的DAMPER是用硅胶（当然也有用橡胶）来制作的， 其作用就是用来减震。 DAMPER的外形可做也不同的形状(如下图)， 但中间留有悬浮区是必要的。 DAMPER的硬度在1050都是有可能， 这取决于机芯的尺寸、重量、读碟能力等因素。 要选择合适的DAMPER， 在实际中常常是做N种硬度规格的DAMPER进行测试， 从中选择减震效果最好的一种组合。PICK UP的移动常由齿条带动， 马达转一圈PICK UP行程见下式： 式中： Z-与齿条啮合的齿轮齿数/蜗杆头数； i-为总传动比； -齿条升角;若为直齿条，cos=1.关于Tray in/out 时的噪音： . 要降低Tray in/out的噪音， 先要确定噪音的来源. 如果是齿轮传动带来的噪音， 就要从传动组的结构及选材上考虑： 看看是否为齿轮齿形的问题、中心距的问题、固定轴的问题 另外也可将齿轮用韧性好的POM料(如DELRIN 100P), 或者将第二级传动轮用PA料等。 . 如果是Tray与轨道的摩擦产生的噪音， 就要保证Tray与轨道的接触面积尽可能的小， 还要注意轨道与滑槽的直线度和间隙， 这要求在结构与成型方面综合解决； TRAY的结构要合理，要有足够的强度， 成型且不可有太大的翘曲， Tray与轨道的单边间隙要能做到0.050.1。 . 如果是Tray与Base的撞击噪音， 可在Tray与Base末端撞击处可泡棉， 或者做弹性臂，变硬接触为软接触（如下图）； 也有可能是行位开关动作滞后产生， 那就要先确定行位开关的左右转动的角度范围， 再可考虑在TRAY上与行位开关撞击处加胶， 或都将行位开关重新定位，等等 . 总之， 结构及成型做得好，TRAY用材料用ABS+GF一样可以达到要求， 不一定要用到比较特殊的料，要想想成本Dear ydccyds: 關於Damper的設計, 有幾點意見提供出來大家參考: 1.自從碟機的倍率超過32X之後, 就沒有廠商使用阻尼高的材料(如IIR)作Damper, 而都是採用阻尼低的材料(如Silicon)作為Damper, 主要原因都是在於高倍速的震動防治與低倍速的震動防治使用的方式不同, 一個是使工作頻率大於共振頻率, 一個是工作頻率低於共振頻率, 因此對於阻尼的