運(yùn)輸包裝學(xué)第6章緩沖包裝與防振包裝設(shè)計(jì)

1、 第六章第六章 包裝緩沖與防振包裝設(shè)計(jì)包裝緩沖與防振包裝設(shè)計(jì) （GB8166-87GB8166-87）一、一般要求一、一般要求w減小傳遞到產(chǎn)品上的沖擊、振動(dòng)等外力減小傳遞到產(chǎn)品上的沖擊、振動(dòng)等外力w分散作用在產(chǎn)品上的應(yīng)力分散作用在產(chǎn)品上的應(yīng)力w保護(hù)產(chǎn)品的表面及凸起部分保護(hù)產(chǎn)品的表面及凸起部分w防止產(chǎn)品的相互接觸防止產(chǎn)品的相互接觸w防止產(chǎn)品在包裝容器內(nèi)移動(dòng)防止產(chǎn)品在包裝容器內(nèi)移動(dòng)第第1 1節(jié)節(jié) 緩沖與防振包裝設(shè)計(jì)的六步法緩沖與防振包裝設(shè)計(jì)的六步法表面保護(hù)二、緩沖包裝設(shè)計(jì)要解決的問(wèn)題二、緩沖包裝設(shè)計(jì)要解決的問(wèn)題w選擇恰當(dāng)?shù)木彌_材料并確定其形狀和大?。贿x擇恰當(dāng)?shù)木彌_材料并確定其形狀和大??；w對(duì)指定的

2、材料確定其形狀和大??；對(duì)指定的材料確定其形狀和大小；w比較若干不同品種的材料的緩沖效果；比較若干不同品種的材料的緩沖效果；w判斷現(xiàn)有包裝結(jié)構(gòu)的合理性和可靠性；判斷現(xiàn)有包裝結(jié)構(gòu)的合理性和可靠性； 長(zhǎng)期以來(lái)，緩沖包裝設(shè)計(jì)長(zhǎng)期以來(lái)，緩沖包裝設(shè)計(jì)無(wú)完善無(wú)完善的設(shè)計(jì)理論的設(shè)計(jì)理論缺乏缺乏定量評(píng)價(jià)手段定量評(píng)價(jià)手段類(lèi)比，模仿類(lèi)比，模仿“過(guò)包裝過(guò)包裝”或或“欠包裝欠包裝”！w產(chǎn)品特性參數(shù)（許用脆值、形狀、大小、體積、重量、重心、產(chǎn)品特性參數(shù)（許用脆值、形狀、大小、體積、重量、重心、數(shù)量等）；數(shù)量等）；w流通過(guò)程中的環(huán)境條件（運(yùn)輸區(qū)間、運(yùn)輸方式、裝卸次數(shù)、等流通過(guò)程中的環(huán)境條件（運(yùn)輸區(qū)間、運(yùn)輸方式、裝卸次數(shù)、等

3、效跌落高度、沖擊方向、氣候條件、貯存條件等）；效跌落高度、沖擊方向、氣候條件、貯存條件等）；w包裝材料的特性；包裝材料的特性；w外包裝容器的性能狀況（結(jié)構(gòu)、形狀、材質(zhì)及強(qiáng)度）；外包裝容器的性能狀況（結(jié)構(gòu)、形狀、材質(zhì)及強(qiáng)度）；w封緘材料的特性封緘材料的特性w包裝的工藝性包裝的工藝性w其它的包裝方法（防水、防潮、放銹、防塵等）。其它的包裝方法（防水、防潮、放銹、防塵等）。三、緩沖包裝設(shè)計(jì)考慮的因素三、緩沖包裝設(shè)計(jì)考慮的因素四四. .緩沖包裝設(shè)計(jì)的基本數(shù)據(jù)緩沖包裝設(shè)計(jì)的基本數(shù)據(jù)w流通環(huán)境數(shù)據(jù)：搬運(yùn)、跌落次數(shù)，跌落高度，等效跌落高度，流通環(huán)境數(shù)據(jù)：搬運(yùn)、跌落次數(shù)，跌落高度，等效跌落高度，沖擊次數(shù)，沖擊

4、強(qiáng)度，振動(dòng)頻率等。沖擊次數(shù)，沖擊強(qiáng)度，振動(dòng)頻率等。w產(chǎn)品脆值產(chǎn)品脆值w緩沖包裝介質(zhì)的特性參數(shù)：彈性、阻尼、緩沖系數(shù)、傳遞率。緩沖包裝介質(zhì)的特性參數(shù)：彈性、阻尼、緩沖系數(shù)、傳遞率。五五. . 五步法和六步法五步法和六步法（1 1）確定環(huán)境條件；）確定環(huán)境條件；（2 2）確定產(chǎn)品脆值；）確定產(chǎn)品脆值；（3 3）如發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品脆值過(guò)低，應(yīng)考慮重新設(shè)計(jì)產(chǎn)品的關(guān)鍵件結(jié)構(gòu)，）如發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品脆值過(guò)低，應(yīng)考慮重新設(shè)計(jì)產(chǎn)品的關(guān)鍵件結(jié)構(gòu)，提高其脆值；提高其脆值；（4) 4) 選擇緩沖材料；選擇緩沖材料；（5 5）設(shè)計(jì)原型包裝結(jié)構(gòu)；）設(shè)計(jì)原型包裝結(jié)構(gòu)；（6 6）試驗(yàn)評(píng)價(jià)原型包裝。）試驗(yàn)評(píng)價(jià)原型包裝。第第2 2節(jié)節(jié) 緩沖材料

5、緩沖材料緩沖包裝：緩沖包裝：用緩沖材料或其他緩沖元件保護(hù)內(nèi)容產(chǎn)品，避免過(guò)量沖擊而造成用緩沖材料或其他緩沖元件保護(hù)內(nèi)容產(chǎn)品，避免過(guò)量沖擊而造成 破損的一種技術(shù)。破損的一種技術(shù)。組成：組成：外容器外容器+ +緩沖介質(zhì)層緩沖介質(zhì)層+ +內(nèi)容產(chǎn)品（作為介質(zhì)的緩沖包裝材料決定了緩沖內(nèi)容產(chǎn)品（作為介質(zhì)的緩沖包裝材料決定了緩沖 包裝的主要因素）包裝的主要因素）分類(lèi)：分類(lèi)： 纖維形結(jié)構(gòu)：木屑，紙制品，紙漿模，紙屑，稻草，纖維形結(jié)構(gòu)：木屑，紙制品，紙漿模，紙屑，稻草， 瓦楞紙等；瓦楞紙等； 動(dòng)物纖維：毛皮，羊毛，羽毛，毛氈等；動(dòng)物纖維：毛皮，羊毛，羽毛，毛氈等； 纖維類(lèi)纖維類(lèi) 礦物纖維：石棉，玻璃纖維等；礦物纖

6、維：石棉，玻璃纖維等；按品質(zhì)分按品質(zhì)分 泡沫類(lèi)泡沫類(lèi) 天然泡沫材料：軟木等；天然泡沫材料：軟木等； 合成泡沫材料：泡沫塑料，泡沫橡膠等；合成泡沫材料：泡沫塑料，泡沫橡膠等； 彈簧類(lèi)：金屬絲彈簧，板彈簧，橡膠彈簧等；彈簧類(lèi)：金屬絲彈簧，板彈簧，橡膠彈簧等； 預(yù)制成型的各種墊片、墊塊、墊圈等；預(yù)制成型的各種墊片、墊塊、墊圈等；按物理形態(tài)分按物理形態(tài)分 現(xiàn)場(chǎng)發(fā)泡；現(xiàn)場(chǎng)發(fā)泡； 散狀填料，如紙屑，刨花等；散狀填料，如紙屑，刨花等；對(duì)緩沖材料的要求對(duì)緩沖材料的要求1.1.良好的彈性和恢復(fù)性；良好的彈性和恢復(fù)性；2.2.良好的緩沖性能，能以較小的體積吸收較大的沖擊能量；良好的緩沖性能，能以較小的體積吸收較大

7、的沖擊能量；3.3.良好的阻尼性能，以衰減包裝系統(tǒng)的振動(dòng)能量，起隔振或減振作用；良好的阻尼性能，以衰減包裝系統(tǒng)的振動(dòng)能量，起隔振或減振作用； 4.4.成本低，容易采購(gòu)；成本低，容易采購(gòu)；5.5.溫濕度穩(wěn)定性；溫濕度穩(wěn)定性；6.6.破碎和減耗性：緩沖體破損或粉碎破碎和減耗性：緩沖體破損或粉碎緩沖失效緩沖失效破碎的游粒進(jìn)入制破碎的游粒進(jìn)入制品品影響質(zhì)量影響質(zhì)量破碎性越小越好；破碎性越小越好；7.7.氫離子濃度：氫離子濃度：PhPh值在值在6.28.06.28.0內(nèi)，否則受潮后產(chǎn)生酸度內(nèi)，否則受潮后產(chǎn)生酸度腐蝕制品腐蝕制品8.8.化學(xué)穩(wěn)定性：保持抵抗霉變、耐藥物、耐油污的能力；化學(xué)穩(wěn)定性：保持抵抗霉

8、變、耐藥物、耐油污的能力；9.9.工藝性：加工性能（鉆孔、切割），熱熔性（澆鑄成型），不產(chǎn)生塵沫飛工藝性：加工性能（鉆孔、切割），熱熔性（澆鑄成型），不產(chǎn)生塵沫飛揚(yáng)及刺激性氣味；揚(yáng)及刺激性氣味；10.10.吸潮性：吸潮，緩沖效果差，金屬腐蝕，吸潮性越小越好；吸潮性：吸潮，緩沖效果差，金屬腐蝕，吸潮性越小越好；11.11.廢棄性：廢棄物要易于處理，便于銷(xiāo)毀。廢棄性：廢棄物要易于處理，便于銷(xiāo)毀。 1 1 緩沖材料的力學(xué)性質(zhì)緩沖材料的力學(xué)性質(zhì)彈性彈性是材料具有緩沖能力的基本條件。是材料具有緩沖能力的基本條件。緩沖材料緩沖材料 線彈性材料線彈性材料 非線彈性材料（一般緩沖材料都處于彈性、塑性和粘滯阻尼

9、非線彈性材料（一般緩沖材料都處于彈性、塑性和粘滯阻尼 相交匯的流變狀態(tài)）相交匯的流變狀態(tài)）緩沖材料的各種彈性狀態(tài)，可用力緩沖材料的各種彈性狀態(tài)，可用力變形曲線來(lái)表述。變形曲線來(lái)表述。為提高材料的彈性，改善緩沖性能為提高材料的彈性，改善緩沖性能對(duì)實(shí)體材料進(jìn)行對(duì)實(shí)體材料進(jìn)行發(fā)泡發(fā)泡發(fā)泡材料的特點(diǎn)發(fā)泡材料的特點(diǎn)：變形泊松比變形泊松比=0=0，即在受壓方向（縱向）變形時(shí)，橫向不變形；，即在受壓方向（縱向）變形時(shí)，橫向不變形； 理想的緩沖襯墊重要的條件之一。實(shí)體則不同，理想的緩沖襯墊重要的條件之一。實(shí)體則不同， 如橡膠塊，變形泊松比如橡膠塊，變形泊松比=0.5=0.5。 受拉伸和受壓縮時(shí)，變形情況與實(shí)體

10、材料有很大不同。受拉伸和受壓縮時(shí)，變形情況與實(shí)體材料有很大不同。材料不同，發(fā)泡方法不同材料不同，發(fā)泡方法不同氣泡的形狀、尺寸和分布也就不同，導(dǎo)致同一材氣泡的形狀、尺寸和分布也就不同，導(dǎo)致同一材料變形的方向性差異。料變形的方向性差異。纖維材料或合成橡膠纖維材料或合成橡膠彈性的方向性差異。彈性的方向性差異。kxF 1.1 1.1 線彈性材料線彈性材料kxF EAkTE k k是緩沖材料的彈性系數(shù)是緩沖材料的彈性系數(shù) E E是緩沖材料的彈性模量是緩沖材料的彈性模量 A A表示垂直于外力表示垂直于外力F F的材料截面積的材料截面積T T表示材料未受力的起始厚度表示材料未受力的起始厚度 1.2 1.2

11、正切型彈性材料正切型彈性材料)2(20 xdtgdkFbbk k0 0為曲線在為曲線在x0 x0時(shí)的斜率，稱(chēng)初始彈性系數(shù)；時(shí)的斜率，稱(chēng)初始彈性系數(shù)；d db b為材料的形變極限，在為材料的形變極限，在xdxdb b時(shí)時(shí)FF。正切函數(shù)型性質(zhì)的緩沖材料：泡沫橡膠、棉花、正切函數(shù)型性質(zhì)的緩沖材料：泡沫橡膠、棉花、乳膠海綿、碎紙、涂膠纖維以及預(yù)壓后的聚苯乙乳膠海綿、碎紙、涂膠纖維以及預(yù)壓后的聚苯乙烯泡沫塑料等等。烯泡沫塑料等等。 1.3 1.3 雙曲正切型彈性材料雙曲正切型彈性材料000FxkthFF k k0 0為曲線的初始彈性系數(shù)；為曲線的初始彈性系數(shù)；F F0 0為力為力F F的極限值的極限值瓦

12、楞紙板、蜂窩板、聚苯乙烯泡沫塑料等塑性較大瓦楞紙板、蜂窩板、聚苯乙烯泡沫塑料等塑性較大的材料在其受到外力作用的初期所表現(xiàn)的力學(xué)性質(zhì)的材料在其受到外力作用的初期所表現(xiàn)的力學(xué)性質(zhì)屬于這種類(lèi)型。屬于這種類(lèi)型。1.4 1.4 三次函數(shù)型彈性材料三次函數(shù)型彈性材料30 xxkFk k0 0為初始彈性系數(shù)，為初始彈性系數(shù)，是彈性系數(shù)增加率。是彈性系數(shù)增加率。曲線偏離線彈性直線的速度越大，與之對(duì)應(yīng)的曲線偏離線彈性直線的速度越大，與之對(duì)應(yīng)的材料也會(huì)變的越硬（材料也會(huì)變的越硬（00）或越軟（）或越軟（00）。）。硬軟吊裝彈簧結(jié)構(gòu)和木屑、塑料絲、涂膠纖維等材吊裝彈簧結(jié)構(gòu)和木屑、塑料絲、涂膠纖維等材料均屬于這一類(lèi)彈

13、性體料均屬于這一類(lèi)彈性體 滿足緩沖包裝的要求滿足緩沖包裝的要求 1.5 1.5 不規(guī)則型彈性材料不規(guī)則型彈性材料大部分高分子發(fā)泡材料屬于這類(lèi)彈性體大部分高分子發(fā)泡材料屬于這類(lèi)彈性體。 2 2 組合材料的力學(xué)性質(zhì)組合材料的力學(xué)性質(zhì)在緩沖包裝中，發(fā)泡材料在緩沖包裝中，發(fā)泡材料+ +瓦楞紙箱瓦楞紙箱共同起緩沖作用共同起緩沖作用組合方式很多組合方式很多基本類(lèi)型：疊置和并列基本類(lèi)型：疊置和并列2.1 2.1 緩沖材料的疊置緩沖材料的疊置2.1.12.1.1線彈性材料線彈性材料21xxxkxF 21111kkkAkTE TEAk 2211ETETET122121TETETEEE(1) E(1) E的大小的

14、大小(2) E(2) E的范圍的范圍 設(shè)設(shè) 有有 設(shè)設(shè) 即即 E E2 2EEEEEE2 2EEEEE2 2 E E E E22212EAAEAE12111EAAEAE E E2 2EEE0.4g/cm ,0.4g/cm ,氣體與固體之比氣體與固體之比1.51.5） 中發(fā)泡（密度中發(fā)泡（密度=0.1-0.4g/cm , =0.1-0.4g/cm , 氣體與固體之比氣體與固體之比 為為1.5-9 1.5-9 ） 高發(fā)泡（密度高發(fā)泡（密度0.1g/cm 99）按泡沫體的硬度分按泡沫體的硬度分 硬質(zhì)泡沫塑料（彈性模量硬質(zhì)泡沫塑料（彈性模量700kPa)700kPa) 半硬質(zhì)泡沫塑料（彈性模量在半硬質(zhì)

15、泡沫塑料（彈性模量在70-700kPa70-700kPa之間之間) ) 軟質(zhì)泡沫塑料（彈性模量軟質(zhì)泡沫塑料（彈性模量70kPa)16kg16kg） b. b. 標(biāo)準(zhǔn)量值法（根據(jù)產(chǎn)品重量、最大尺寸范圍及運(yùn)輸條件直標(biāo)準(zhǔn)量值法（根據(jù)產(chǎn)品重量、最大尺寸范圍及運(yùn)輸條件直接查表）接查表） 國(guó)標(biāo)國(guó)標(biāo)GB4857.584 GB4857.584 跌落試驗(yàn)高度跌落試驗(yàn)高度 日本日本JISI0202 JISI0202 自由跌落試驗(yàn)條件自由跌落試驗(yàn)條件 美國(guó)軍用標(biāo)準(zhǔn)美國(guó)軍用標(biāo)準(zhǔn)MILP116H MILP116H 自由跌落試驗(yàn)條件自由跌落試驗(yàn)條件二二. .確定設(shè)計(jì)的基本參數(shù)確定設(shè)計(jì)的基本參數(shù) w代表產(chǎn)品特性的脆值參數(shù)代

16、表產(chǎn)品特性的脆值參數(shù)a.a.試驗(yàn)法：通過(guò)脆值試驗(yàn)，再根據(jù)價(jià)值大小、強(qiáng)度偏差、重要試驗(yàn)法：通過(guò)脆值試驗(yàn)，再根據(jù)價(jià)值大小、強(qiáng)度偏差、重要程度，考慮運(yùn)輸中破損的風(fēng)險(xiǎn)度，確定許用脆值。程度，考慮運(yùn)輸中破損的風(fēng)險(xiǎn)度，確定許用脆值。 b.b.標(biāo)準(zhǔn)量值法標(biāo)準(zhǔn)量值法 美國(guó)軍用標(biāo)準(zhǔn)美國(guó)軍用標(biāo)準(zhǔn) MILHDBK304MILHDBK304 美國(guó)美國(guó)MTSMTS標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn) 日本防衛(wèi)廳規(guī)格日本防衛(wèi)廳規(guī)格 NDSNDS 英國(guó)綜合防護(hù)手冊(cè)英國(guó)綜合防護(hù)手冊(cè) 根據(jù)產(chǎn)品屬性、價(jià)值大小、重要程度，綜合各國(guó)標(biāo)準(zhǔn)確定一根據(jù)產(chǎn)品屬性、價(jià)值大小、重要程度，綜合各國(guó)標(biāo)準(zhǔn)確定一個(gè)合理的許用脆值。個(gè)合理的許用脆值。c.c.理論估算法：根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

17、、尺寸、材料特性，用力學(xué)模型理論估算法：根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、尺寸、材料特性，用力學(xué)模型計(jì)算推導(dǎo)出產(chǎn)品的脆值。計(jì)算推導(dǎo)出產(chǎn)品的脆值。選材原則：選材原則： 脆值大的產(chǎn)品，選彈性較小的緩沖材料；脆值大的產(chǎn)品，選彈性較小的緩沖材料； 脆值小的產(chǎn)品，選緩沖性能好的緩沖材料；脆值小的產(chǎn)品，選緩沖性能好的緩沖材料； G20g G20g，彈簧，彈簧 30gG250g 30gG250g，泡沫塑料、海綿，泡沫塑料、海綿 400gG600g 400gG1000g G1000g，不用緩沖材料，不用緩沖材料選定材料后，找相應(yīng)的曲線：選定材料后，找相應(yīng)的曲線： 緩沖系數(shù)最大應(yīng)力（緩沖系數(shù)最大應(yīng)力（C Cm m）曲線）曲線 靜態(tài)

18、緩沖系數(shù)靜態(tài)緩沖系數(shù) 緩沖系數(shù)靜應(yīng)力（緩沖系數(shù)靜應(yīng)力（C Cs s）曲線）曲線 動(dòng)態(tài)緩沖系數(shù)動(dòng)態(tài)緩沖系數(shù) 緩沖系數(shù)應(yīng)變率緩沖系數(shù)應(yīng)變率 （C C） 曲線曲線 應(yīng)變率應(yīng)變率 緩沖系數(shù)變形能緩沖系數(shù)變形能 （C CE E） 曲線曲線 變形能變形能 振動(dòng)傳遞率頻率特性振動(dòng)傳遞率頻率特性( (r rf)f)曲線曲線 傳遞率傳遞率w代表材料性能的緩沖特性參數(shù)代表材料性能的緩沖特性參數(shù) 對(duì)指定材料計(jì)算尺寸；對(duì)指定材料計(jì)算尺寸； 選擇最合適的材料并選擇最合適的材料并 決定尺寸；決定尺寸； 比較不同材料的優(yōu)劣；比較不同材料的優(yōu)劣；三、選取特性曲線確定襯墊基本尺寸三、選取特性曲線確定襯墊基本尺寸GHCT GAW

19、mT:T:襯墊厚度襯墊厚度 ，cm cm W:W:產(chǎn)品重量產(chǎn)品重量 , N , N A:A:襯墊有效面積襯墊有效面積 , cm, cm2 2 G:G:產(chǎn)品脆值產(chǎn)品脆值 H:H:等效跌落高度等效跌落高度, cm, cm1.1.緩沖系數(shù)最大應(yīng)力（緩沖系數(shù)最大應(yīng)力（C Cm m）曲線的應(yīng)用）曲線的應(yīng)用確定材料確定材料 選定曲線選定曲線 選定包裝形式（全面緩沖包裝和局部緩沖包裝）選定包裝形式（全面緩沖包裝和局部緩沖包裝） 設(shè)計(jì)計(jì)算（面積、厚度等）設(shè)計(jì)計(jì)算（面積、厚度等） 全面緩沖包裝全面緩沖包裝 求求A A，A=A=產(chǎn)品表面積；產(chǎn)品表面積； 求求T T， 利用利用 曲線查出曲線查出C C值值 （定義）

20、（定義） 局部緩沖包裝局部緩沖包裝 最省材料法最省材料法 最小緩沖系數(shù)法最小緩沖系數(shù)法（1 1）作切線得）作切線得 ；（2 2） （3 3）常用的設(shè)計(jì)步驟常用的設(shè)計(jì)步驟GAWmC Cm mHGTC GCHT mC,minGCHT mWGA例例1 1 一重為一重為100N100N的產(chǎn)品，脆值為的產(chǎn)品，脆值為80g80g，要保證從，要保證從60cm60cm的高處跌落的高處跌落而不破損，規(guī)定用密度而不破損，規(guī)定用密度0.031g/cm0.031g/cm3 3的聚氯乙烯作襯墊，計(jì)算襯墊的聚氯乙烯作襯墊，計(jì)算襯墊尺寸。尺寸。 解：已知解：已知 W=100N W=100N，G=80gG=80g，H=60c

21、mH=60cm 查查緩沖系數(shù)緩沖系數(shù)最大應(yīng)力曲線圖最大應(yīng)力曲線圖 在在m =3.6 m =3.6 10 105 5PaPa時(shí)對(duì)應(yīng)最小緩沖系數(shù)時(shí)對(duì)應(yīng)最小緩沖系數(shù)C=3.6C=3.6 故故 T=CH/ G=3.6 T=CH/ G=3.6 60/80=2.7 cm 60/80=2.7 cm A=WG A=WG 10 104 4/ / m m =100 =100 80 80 10 104 4/(3.6 /(3.6 10 105 5)=222 cm)=222 cm2 2 對(duì)指定的材料計(jì)算尺對(duì)指定的材料計(jì)算尺寸寸例例2 2 用紙箱作內(nèi)包裝，把一重為用紙箱作內(nèi)包裝，把一重為100N100N，脆值為，脆值為3

22、0g30g的產(chǎn)品裝入的產(chǎn)品裝入箱內(nèi)，用襯墊把它與外包裝箱隔開(kāi)，箱底面積箱內(nèi)，用襯墊把它與外包裝箱隔開(kāi)，箱底面積2000cm2000cm2 2，設(shè)定跌，設(shè)定跌高為高為60cm60cm，試選擇適當(dāng)?shù)木彌_材料，計(jì)算其尺寸。，試選擇適當(dāng)?shù)木彌_材料，計(jì)算其尺寸。 解：已知解：已知 W=100N W=100N，G=30gG=30g，H=60cmH=60cm 采用全面緩沖包裝則采用全面緩沖包裝則 A=2000 cm A=2000 cm2 2 m=WG/A m=WG/A 10 104 4=100 =100 30/2000 30/200010104 4 =0.15 =0.1510105 5 Pa Pa 查查緩沖

23、系數(shù)緩沖系數(shù)最大應(yīng)力曲線圖最大應(yīng)力曲線圖 當(dāng)當(dāng)m =0.15m =0.1510105 5PaPa時(shí)，密度為時(shí)，密度為0.080.08的發(fā)泡聚氯乙稀有最的發(fā)泡聚氯乙稀有最小緩沖系數(shù)，小緩沖系數(shù)，C=3.5C=3.5 故故 T=CH/G=3.5 T=CH/G=3.560/30=7 cm60/30=7 cm 該設(shè)計(jì)采用密度為該設(shè)計(jì)采用密度為0.080.08的發(fā)泡聚氯乙稀作緩沖墊，尺寸為的發(fā)泡聚氯乙稀作緩沖墊，尺寸為A AT=2000T=20007 (cm7 (cm3 3) )w選擇最適當(dāng)?shù)牟牧嫌?jì)算尺寸選擇最適當(dāng)?shù)牟牧嫌?jì)算尺寸 例例3: 3: 一重力為一重力為90N90N，脆值為，脆值為50g50g的

24、產(chǎn)品，欲裝入一底面積為的產(chǎn)品，欲裝入一底面積為750cm750cm2 2的容器箱內(nèi)，設(shè)定的跌落高度為的容器箱內(nèi)，設(shè)定的跌落高度為60cm60cm，如果采用密度為，如果采用密度為0.075g/cm0.075g/cm3 3的石棉作襯墊，試檢驗(yàn)該設(shè)計(jì)的合理性。的石棉作襯墊，試檢驗(yàn)該設(shè)計(jì)的合理性。 解：已知解：已知W=90NW=90N，G=50gG=50g，H=60cm,H=60cm,查緩沖系數(shù)查緩沖系數(shù)最大應(yīng)力曲線圖最大應(yīng)力曲線圖 該石棉材料，最小緩沖系數(shù)該石棉材料，最小緩沖系數(shù)C=5.7C=5.7，對(duì)應(yīng)的應(yīng)力值為，對(duì)應(yīng)的應(yīng)力值為 m m=0.17=0.1710105 5 Pa Pa A=WG A=

25、WG10104 4/ /m =90m =90505010104 4/(0.17/(0.1710105 5 ) =2648 cm ) =2648 cm2 2若選用密度大一倍的聚氨酯泡沫，則最小緩沖系數(shù)為若選用密度大一倍的聚氨酯泡沫，則最小緩沖系數(shù)為C=3.3C=3.3，對(duì)，對(duì)應(yīng)的最大應(yīng)力值為應(yīng)的最大應(yīng)力值為m m=0.7=0.710105 5 PaPa，此時(shí)的承載面積為：，此時(shí)的承載面積為： A=WGA=WG10104 4/ /m m =90 =90505010104 4/(0.7/(0.710105 5) )643 cm643 cm2 2 墊的厚度墊的厚度 T=CH/G=3.3 T=CH/G=

26、3.360/50=3.96 cm 60/50=3.96 cm 此面積大于容器底面積，無(wú)法裝入，說(shuō)明本設(shè)計(jì)不合理。此面積大于容器底面積，無(wú)法裝入，說(shuō)明本設(shè)計(jì)不合理。w比較不同材料的優(yōu)劣比較不同材料的優(yōu)劣全面緩沖2.2.最大加速度靜應(yīng)力（最大加速度靜應(yīng)力（G Gs s）曲線）曲線 動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)緩沖系數(shù)曲線緩沖系數(shù)曲線 全面緩沖法：全面緩沖法：已知面積，求已知面積，求T T （1 1）求靜應(yīng)力；）求靜應(yīng)力； （2 2）根據(jù)）根據(jù)H H、G G、 在在G Gs s曲線上找交點(diǎn)，若此交點(diǎn)位于兩曲線上找交點(diǎn)，若此交點(diǎn)位于兩條厚度曲線之間，可用比例插入法確定出緩沖材料厚度條厚度曲線之間，可用比例插入法確定出緩沖

27、材料厚度T T。 局部緩沖法：局部緩沖法： （1 1）根據(jù)）根據(jù)H H找對(duì)應(yīng)曲線；找對(duì)應(yīng)曲線； （2 2）在對(duì)應(yīng)的許用脆值處作一條水平線，它與緩沖曲線有很多）在對(duì)應(yīng)的許用脆值處作一條水平線，它與緩沖曲線有很多交點(diǎn)。交點(diǎn)。 （3 3）取與之相交的厚度較小的緩沖材料進(jìn)行設(shè)計(jì)，得到）取與之相交的厚度較小的緩沖材料進(jìn)行設(shè)計(jì)，得到T T。 （4 4）選最右邊的交點(diǎn)（靜應(yīng)力較大的交點(diǎn)），用料面積最省。）選最右邊的交點(diǎn)（靜應(yīng)力較大的交點(diǎn)），用料面積最省。（G Gs s）曲線的應(yīng)用）曲線的應(yīng)用)(104PaAWss例：例： 一重為一重為200N200N的產(chǎn)品，脆值為的產(chǎn)品，脆值為60g60g，產(chǎn)品底面積為，產(chǎn)

28、品底面積為50cmx40cm,50cmx40cm,預(yù)計(jì)跌落度為預(yù)計(jì)跌落度為50cm50cm，規(guī)定用圖，規(guī)定用圖6-66-6中的聚氯乙烯作襯墊，計(jì)算襯墊尺寸。中的聚氯乙烯作襯墊，計(jì)算襯墊尺寸。解：已知解：已知 W=200NW=200N，G=60gG=60g，H=50cmH=50cm（1 1）求靜應(yīng)力）求靜應(yīng)力 查最大加速度查最大加速度靜壓力曲線（靜壓力曲線（b b）, , 與與Gm=60gGm=60g的交點(diǎn)為圖上的交點(diǎn)為圖上B B點(diǎn)點(diǎn) )(1001. 040502001010544PaAWsB B點(diǎn)在曲線族左邊，說(shuō)明靜應(yīng)力太小，沒(méi)必要用全面緩沖，可改為局部緩沖！點(diǎn)在曲線族左邊，說(shuō)明靜應(yīng)力太小，沒(méi)

29、必要用全面緩沖，可改為局部緩沖！s(2)(2)設(shè)計(jì)局部緩沖襯墊設(shè)計(jì)局部緩沖襯墊 在在Gm=60gGm=60g處作一條水平線，取厚度較小的緩沖曲線進(jìn)行設(shè)計(jì)；處作一條水平線，取厚度較小的緩沖曲線進(jìn)行設(shè)計(jì)； 則則T=4cmT=4cm，它的兩個(gè)交點(diǎn)為，它的兩個(gè)交點(diǎn)為C C和和D D，取交點(diǎn)，取交點(diǎn)D D進(jìn)行設(shè)計(jì)最省料。進(jìn)行設(shè)計(jì)最省料。D D點(diǎn)對(duì)應(yīng)靜應(yīng)力為點(diǎn)對(duì)應(yīng)靜應(yīng)力為 ，所需承載面積：，所需承載面積：圖中圖中E E對(duì)應(yīng)的加速度值最小，緩沖性能最好，產(chǎn)品的安全率最高，對(duì)應(yīng)的加速度值最小，緩沖性能最好，產(chǎn)品的安全率最高，若用若用E E點(diǎn)設(shè)計(jì)有：點(diǎn)設(shè)計(jì)有：故該設(shè)計(jì)取故該設(shè)計(jì)取T=4cmT=4cm的聚苯乙烯泡

30、沫墊，承載面積可作兩種選擇，的聚苯乙烯泡沫墊，承載面積可作兩種選擇，節(jié)約用料取節(jié)約用料取A=285CmA=285Cm2 2，提高產(chǎn)品安全率取，提高產(chǎn)品安全率取A=500cmA=500cm2 2。由于局部緩沖，通常都采用角墊形式，那么每塊角墊的承載面積由于局部緩沖，通常都采用角墊形式，那么每塊角墊的承載面積為為A A角角=1/4A=1/4A面面。)(1007. 05Pasd)(2851007. 020010102544cmWAsd)(1004. 05Pase)(5001004. 020010102544cmWAse四四. .緩沖襯墊的校核緩沖襯墊的校核1.1.產(chǎn)品強(qiáng)度校核產(chǎn)品強(qiáng)度校核( (產(chǎn)品支

31、承面的應(yīng)力校核產(chǎn)品支承面的應(yīng)力校核) ) m產(chǎn)品許用應(yīng)力；產(chǎn)品許用應(yīng)力；PaPa； 沖擊時(shí)最大應(yīng)力；沖擊時(shí)最大應(yīng)力；PaPa。 m 應(yīng)力過(guò)大：擴(kuò)大承載面積；應(yīng)力過(guò)大：擴(kuò)大承載面積； 改用較軟的襯墊；改用較軟的襯墊； 采用軟硬不同的材料做成組合襯墊，使支承面的應(yīng)采用軟硬不同的材料做成組合襯墊，使支承面的應(yīng) 力與其他各部位的強(qiáng)度相適應(yīng)等。力與其他各部位的強(qiáng)度相適應(yīng)等。 2.2.撓度校核撓度校核襯墊尺寸的面積與厚度之比超過(guò)一定比值時(shí)，襯墊容易撓曲線襯墊尺寸的面積與厚度之比超過(guò)一定比值時(shí)，襯墊容易撓曲線或變彎，大大降低襯墊的負(fù)重能力或變彎，大大降低襯墊的負(fù)重能力 Amin/Amin/（1.33T1.3

32、3T）2 21 1 或或AminAmin（1.33T1.33T）2 2TT厚度，厚度，cmcm；AA面積，面積，cmcm2 2。 3.3.跌落姿態(tài)校核跌落姿態(tài)校核 和和 都是以理想姿態(tài)為前提（試樣平直，底面著地）。都是以理想姿態(tài)為前提（試樣平直，底面著地）。實(shí)際跌落姿態(tài)：角跌落實(shí)際跌落姿態(tài)：角跌落 受力情況變化較大受力情況變化較大對(duì)基本設(shè)計(jì)尺寸作對(duì)基本設(shè)計(jì)尺寸作 棱跌落棱跌落 校核和調(diào)整校核和調(diào)整 面跌落面跌落mCsmG結(jié)論：角跌落或棱跌落時(shí)，產(chǎn)品承受的加速度比面跌落時(shí)小。結(jié)論：角跌落或棱跌落時(shí)，產(chǎn)品承受的加速度比面跌落時(shí)小。原因：原因： 角跌落或棱跌落時(shí)，外包裝容器的變形大，吸收了較多的沖擊

33、能量，角跌落或棱跌落時(shí)，外包裝容器的變形大，吸收了較多的沖擊能量， 產(chǎn)品所受的沖擊減少。（容器相當(dāng)于一個(gè)緩沖器）產(chǎn)品所受的沖擊減少。（容器相當(dāng)于一個(gè)緩沖器） 角跌落或棱跌落時(shí)，襯墊的負(fù)載面積比面跌落時(shí)增大了。角跌落或棱跌落時(shí)，襯墊的負(fù)載面積比面跌落時(shí)增大了。（1 1）全面緩沖條件下不同姿態(tài)的跌落試驗(yàn)）全面緩沖條件下不同姿態(tài)的跌落試驗(yàn)（2 2）全面緩沖時(shí)等效面積的確定）全面緩沖時(shí)等效面積的確定l l、d d、b b分別表示產(chǎn)品的長(zhǎng)、寬、高分別表示產(chǎn)品的長(zhǎng)、寬、高 三個(gè)緩沖面在水平面的投影面積為：三個(gè)緩沖面在水平面的投影面積為： Ae= 3lbd/ Ae= 3lbd/ 222lbd若產(chǎn)品為立方體，

34、即若產(chǎn)品為立方體，即l=b=dl=b=d則則 Ae=3lAe=3l2 2/ = l/ = l2 2計(jì)算結(jié)果表明計(jì)算結(jié)果表明: :全面緩沖條件時(shí)，全面緩沖條件時(shí)，角跌落與面跌落相比，角跌落的等角跌落與面跌落相比，角跌落的等效負(fù)荷面積大，相當(dāng)于面跌落的效負(fù)荷面積大，相當(dāng)于面跌落的1.731.73倍。倍。 23l3（3 3）局部緩沖包裝的等效面積確定）局部緩沖包裝的等效面積確定采用角襯墊時(shí)，角襯墊由三個(gè)面積為采用角襯墊時(shí)，角襯墊由三個(gè)面積為 的的面襯墊組成，角沖擊的等效面積為構(gòu)成此角面襯墊組成，角沖擊的等效面積為構(gòu)成此角三個(gè)側(cè)面在水平面上的投影面積。三個(gè)側(cè)面在水平面上的投影面積。 2LAe=LAe=

35、L2 2(l+b+d)/ (l+b+d)/ 若產(chǎn)品為立方體：若產(chǎn)品為立方體：Ae= LAe= L2 2222lbd3在角沖擊時(shí)不僅跌落角的襯墊參與緩在角沖擊時(shí)不僅跌落角的襯墊參與緩沖，該角三個(gè)側(cè)面上的其他襯墊也參與沖，該角三個(gè)側(cè)面上的其他襯墊也參與緩沖，相當(dāng)于緩沖，相當(dāng)于4 4個(gè)角襯墊，故：個(gè)角襯墊，故：Ae=4LAe=4L2 2(l+b+d)/(l+b+d)/222lbd222lbd 實(shí)際包裝件的外包裝容器不是剛體，在沖擊過(guò)程中產(chǎn)生變形，傳遞到各個(gè)襯實(shí)際包裝件的外包裝容器不是剛體，在沖擊過(guò)程中產(chǎn)生變形，傳遞到各個(gè)襯墊上的作用力不相同。應(yīng)根據(jù)外包裝容器的性能，通過(guò)測(cè)試，在墊上的作用力不相同。應(yīng)

36、根據(jù)外包裝容器的性能，通過(guò)測(cè)試，在1 14 4之間選擇之間選擇一個(gè)合適的系數(shù)一個(gè)合適的系數(shù)K K。 Ae=KLAe=KL2 2(l+b+d)/(l+b+d)/（4 4）棱跌落的等效面積確定）棱跌落的等效面積確定 當(dāng)產(chǎn)品為立方體時(shí)，全面緩沖包裝當(dāng)產(chǎn)品為立方體時(shí)，全面緩沖包裝 Ae= LAe= L2 2，它介于面跌落，它介于面跌落面積面積L L2 2與角跌落等效面積與角跌落等效面積 L L2 2之間。之間。 對(duì)局部緩沖包裝，若角襯墊面積為對(duì)局部緩沖包裝，若角襯墊面積為L(zhǎng) L2 2，產(chǎn)品為立方體，假設(shè)外，產(chǎn)品為立方體，假設(shè)外包裝容器為剛體，棱沖擊的等效投影面積包裝容器為剛體，棱沖擊的等效投影面積Ae

37、=4 LAe=4 L2 2，同樣它介，同樣它介于面跌落面積于面跌落面積4L4L2 2與角跌落等效面積與角跌落等效面積4 L4 L2 2之間。之間。w角襯墊校核通過(guò)，滿足棱沖擊的要求。角襯墊校核通過(guò)，滿足棱沖擊的要求。23224.4.蠕變量校核蠕變量校核蠕變?cè)隽堪聪率接?jì)算：蠕變?cè)隽堪聪率接?jì)算： Tc=TTc=T（1+Cr1+Cr）式中：式中：TcTc修正后的厚度修正后的厚度cmcm； CrCr蠕變系數(shù)蠕變系數(shù)% %； TT原設(shè)計(jì)厚度原設(shè)計(jì)厚度cmcm；5.5.溫濕度校核溫濕度校核 環(huán)境溫度和濕度的變化對(duì)襯墊的緩沖能力有明顯的影響；環(huán)境溫度和濕度的變化對(duì)襯墊的緩沖能力有明顯的影響；溫度的升高或降低

38、，還會(huì)引起襯墊尺寸的變化。因此，應(yīng)根據(jù)溫度的升高或降低，還會(huì)引起襯墊尺寸的變化。因此，應(yīng)根據(jù)流通過(guò)程中可能出現(xiàn)的環(huán)境條件修正緩沖襯墊的尺寸。流通過(guò)程中可能出現(xiàn)的環(huán)境條件修正緩沖襯墊的尺寸。 例例 已知一產(chǎn)品已知一產(chǎn)品W=200NW=200N，G=85gG=85g，產(chǎn)品為正立方體，規(guī)定的跌落高度不超，產(chǎn)品為正立方體，規(guī)定的跌落高度不超過(guò)過(guò)90cm90cm，并指定采用如圖所示特性的材料作局部緩沖，試設(shè)計(jì)面跌落和角，并指定采用如圖所示特性的材料作局部緩沖，試設(shè)計(jì)面跌落和角跌落時(shí)襯墊所需尺寸（設(shè)蠕變系數(shù)為跌落時(shí)襯墊所需尺寸（設(shè)蠕變系數(shù)為10%10%）。）。解解：（1 1）采用角襯墊；）采用角襯墊； （

39、2 2）T=5cmT=5cm，兩個(gè)交點(diǎn)為，兩個(gè)交點(diǎn)為A A、B B，對(duì)應(yīng)的靜應(yīng)力分別為，對(duì)應(yīng)的靜應(yīng)力分別為0.0150.01510105 5PaPa和和0.050.0510105 5PaPa，為節(jié)省材料，取，為節(jié)省材料，取B B點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)；點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)； )(400)1005. 0/(10200/102544cmWAst（3 3）角襯墊尺寸為（）角襯墊尺寸為（4 4個(gè)角襯墊）：個(gè)角襯墊）： L L2 2=A/4=400/4=100=A/4=400/4=100（cmcm2 2） （4 4）撓度校核：）撓度校核： AminAmin（1.33T1.33T）2 2 ， L L2 2=100=100（1.

40、33T1.33T）2 2=44=44，滿足要求，滿足要求角跌落時(shí)的有效受力面積為（若取角跌落時(shí)的有效受力面積為（若取K=1K=1） Ae=K LAe=K L2 2=173(cm=173(cm2 2););此時(shí)靜應(yīng)力為：此時(shí)靜應(yīng)力為： s=W/Aes=W/Ae10104 4=200/173=200/17310104 4=0.116=0.11610105 5(Pa)(Pa)該靜應(yīng)力對(duì)應(yīng)的加速度超過(guò)產(chǎn)品脆值，所以校核通不過(guò)該靜應(yīng)力對(duì)應(yīng)的加速度超過(guò)產(chǎn)品脆值，所以校核通不過(guò)校正的辦法是取校正的辦法是取B B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的靜應(yīng)力來(lái)確定角襯墊角跌落有效面積，有點(diǎn)對(duì)應(yīng)的靜應(yīng)力來(lái)確定角襯墊角跌落有效面積，有Ae=W/

41、sAe=W/s10104 4=200/(0.05=200/(0.0510105 5) )10104 4=400(cm=400(cm2 2) ) L L2 2=400,L=400,L2 2=400/ =231.3(cm=400/ =231.3(cm2 2) ) L=15.2cm L=15.2cm則面跌落時(shí)的受力面積和靜應(yīng)力為：則面跌落時(shí)的受力面積和靜應(yīng)力為： A=4LA=4L2 2=4=4231.3=925231.3=925（cmcm2 2） s=W/As=W/A10104 4=200/925=200/92510104 4=0.0216=0.021610105 5（PaPa）此靜應(yīng)力對(duì)應(yīng)的加速度

42、值小于產(chǎn)品的許用脆值。此靜應(yīng)力對(duì)應(yīng)的加速度值小于產(chǎn)品的許用脆值。（6 6）蠕變量校核：）蠕變量校核： Tc=TTc=T（1+Cr1+Cr）=5=5（1+10%1+10%）=5.5=5.5（cmcm）所以，角襯墊的厚度為所以，角襯墊的厚度為5.5cm5.5cm，邊長(zhǎng)為，邊長(zhǎng)為15.2cm15.2cm。 33（5 5）產(chǎn)品強(qiáng)度校核：）產(chǎn)品強(qiáng)度校核：3五五. .最省材料的緩沖設(shè)計(jì)方法（最省材料的緩沖設(shè)計(jì)方法（C C 曲線）曲線）m假設(shè)緩沖襯墊的面積為假設(shè)緩沖襯墊的面積為A A，厚度為，厚度為T(mén) T，則體積為：，則體積為：V=ATV=AT由于由于A=WG/ T=CH/G V=HWC/A=WG/ T=C

43、H/G V=HWC/其中產(chǎn)品重量其中產(chǎn)品重量W W和跌落高度和跌落高度H H都為常數(shù)，都為常數(shù)，C C是是 的函數(shù)，對(duì)上式求導(dǎo)有的函數(shù)，對(duì)上式求導(dǎo)有 V=WHV=WH（C -CC -C）/ / 2 2要使上式有極值，令要使上式有極值，令V=0V=0則則C=C/C=C/mmmmmm在在C- C- 曲線上找一點(diǎn)（曲線上找一點(diǎn)（C C0 0， ），使得該點(diǎn)的），使得該點(diǎn)的緩沖系數(shù)值緩沖系數(shù)值C C0 0與最大應(yīng)力值與最大應(yīng)力值 的比值等于此點(diǎn)的比值等于此點(diǎn)的導(dǎo)數(shù)值的導(dǎo)數(shù)值C C0 0。作圖法（過(guò)原點(diǎn)切線法）作圖法（過(guò)原點(diǎn)切線法）（1 1）過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)（）過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)（0 0，0 0）作）作C C 曲線的

44、切線；曲線的切線；（2 2）切點(diǎn)（）切點(diǎn)（C C0 0， ）為極值點(diǎn)；）為極值點(diǎn)；（3 3）由極值點(diǎn)設(shè)計(jì)出的緩沖襯墊用料最省，有）由極值點(diǎn)設(shè)計(jì)出的緩沖襯墊用料最省，有時(shí)不能完全滿足要求；時(shí)不能完全滿足要求；（4 4）在緩沖系數(shù)最小值點(diǎn)與過(guò)原點(diǎn)切線的點(diǎn)之）在緩沖系數(shù)最小值點(diǎn)與過(guò)原點(diǎn)切線的點(diǎn)之間選擇一個(gè)合適的點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，即能滿足設(shè)計(jì)要間選擇一個(gè)合適的點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，即能滿足設(shè)計(jì)要求，又可使材料較省。求，又可使材料較省。 0m0mmm0m產(chǎn)品的重力為產(chǎn)品的重力為50N50N，選用的緩沖材料的特性曲線如圖所示，等效跌落高度為，選用的緩沖材料的特性曲線如圖所示，等效跌落高度為50cm50cm，產(chǎn)品的許用脆值

45、為，產(chǎn)品的許用脆值為40g40g，試確定緩沖襯墊的尺寸。，試確定緩沖襯墊的尺寸。解：（解：（1 1）最小緩沖系數(shù)法：）最小緩沖系數(shù)法：在在C C 曲線中最小緩沖系數(shù)為曲線中最小緩沖系數(shù)為C=2.4,C=2.4,對(duì)應(yīng)的對(duì)應(yīng)的最大應(yīng)力值為最大應(yīng)力值為10KPa10KPa，那么緩沖襯墊面積為：，那么緩沖襯墊面積為： A=WG/ =50A=WG/ =5040/40/（101010103 3）10104 4=2000=2000（cmcm2 2）材料厚度：材料厚度：T=CH/G=2.4T=CH/G=2.450/40=3(cm)50/40=3(cm)體積為：體積為：V=AT=2000V=AT=20003=6

46、000(cm3=6000(cm3 3) )（2 2）過(guò)原點(diǎn)切線法：切點(diǎn)坐標(biāo)值為：）過(guò)原點(diǎn)切線法：切點(diǎn)坐標(biāo)值為：C C0 02.62.6 11.5KP11.5KP。則緩沖襯墊面積為：。則緩沖襯墊面積為：A=WG/ A=WG/ 10104 4=50=5040/1150040/1150010104 4=1739.1(cm=1739.1(cm2 2) )厚度為：厚度為：T=CH/G=2.6T=CH/G=2.650/40=3.25(cm)50/40=3.25(cm)體積為：體積為：V VAT=1739.1AT=1739.13.25=5652(cm3.25=5652(cm2 2) ) 過(guò)原點(diǎn)切線法設(shè)計(jì)出的

47、緩沖襯墊比最小緩沖系數(shù)過(guò)原點(diǎn)切線法設(shè)計(jì)出的緩沖襯墊比最小緩沖系數(shù)法設(shè)計(jì)出的緩沖襯墊用料要省。法設(shè)計(jì)出的緩沖襯墊用料要省。 mmm0m校核！校核！第第5 5節(jié)節(jié) 防振包裝設(shè)計(jì)防振包裝設(shè)計(jì)一一. .振動(dòng)對(duì)產(chǎn)品的主要破壞形式振動(dòng)對(duì)產(chǎn)品的主要破壞形式（1 1）共振時(shí)，產(chǎn)品的共振加速度）共振時(shí)，產(chǎn)品的共振加速度 許用值許用值, ,發(fā)生類(lèi)似沖擊的破損效應(yīng)；發(fā)生類(lèi)似沖擊的破損效應(yīng)；（2 2）非共振條件下，長(zhǎng)時(shí)間的循環(huán)交變載荷導(dǎo)致材料的疲勞老化；）非共振條件下，長(zhǎng)時(shí)間的循環(huán)交變載荷導(dǎo)致材料的疲勞老化；（3 3）振動(dòng)導(dǎo)致產(chǎn)品與緩沖介質(zhì)（各種包裝膜、襯墊、填料）之間的摩擦，使）振動(dòng)導(dǎo)致產(chǎn)品與緩沖介質(zhì)（各種包裝膜、

48、襯墊、填料）之間的摩擦，使產(chǎn)品表面產(chǎn)生摩痕，擦傷；誘發(fā)某些產(chǎn)品銹蝕或剝落；產(chǎn)品表面產(chǎn)生摩痕，擦傷；誘發(fā)某些產(chǎn)品銹蝕或剝落；（4 4）特定條件下，振動(dòng)會(huì)改變某些產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，如：螺紋連接松，儀表）特定條件下，振動(dòng)會(huì)改變某些產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，如：螺紋連接松，儀表失靈，某些粘稠物品變稀失靈，某些粘稠物品變稀影響產(chǎn)品性質(zhì)和價(jià)值。影響產(chǎn)品性質(zhì)和價(jià)值。w防振包裝防振包裝伴隨運(yùn)輸全過(guò)程伴隨運(yùn)輸全過(guò)程無(wú)法避免；無(wú)法避免；w緩沖包裝緩沖包裝突發(fā)性沖擊（跌落，野蠻裝卸）突發(fā)性沖擊（跌落，野蠻裝卸）采取措施，可避免。采取措施，可避免。w結(jié)構(gòu)上結(jié)構(gòu)上 防振包裝防振包裝 形式上形式上 有彈性的阻尼有彈性的阻尼 目的目的

49、 避免共振避免共振 緩沖包裝緩沖包裝 一致一致 材料作襯墊材料作襯墊 不同不同 吸收沖擊能量吸收沖擊能量二二. .襯墊設(shè)計(jì)襯墊設(shè)計(jì)w按緩沖要求進(jìn)行設(shè)計(jì)；按緩沖要求進(jìn)行設(shè)計(jì)；w校核其防振能力。校核其防振能力。三三. . 防振包裝設(shè)計(jì)解決的基本問(wèn)題防振包裝設(shè)計(jì)解決的基本問(wèn)題（1 1）按照傳遞特性，選擇防振襯墊；）按照傳遞特性，選擇防振襯墊；（2 2）對(duì)緩沖襯墊作防振校核；）對(duì)緩沖襯墊作防振校核；（3 3）評(píng)價(jià)現(xiàn)有包裝的防振能力，改進(jìn)防振結(jié)構(gòu)。）評(píng)價(jià)現(xiàn)有包裝的防振能力，改進(jìn)防振結(jié)構(gòu)。 設(shè)計(jì)的基本參數(shù)：設(shè)計(jì)的基本參數(shù)： 振動(dòng)環(huán)境的激勵(lì)特性；振動(dòng)環(huán)境的激勵(lì)特性； 包裝件的固有頻率；包裝件的固有頻率； 足

50、夠的可供選擇的防振材料傳遞率數(shù)據(jù)；足夠的可供選擇的防振材料傳遞率數(shù)據(jù)； 防振介質(zhì)的阻尼特性。防振介質(zhì)的阻尼特性。四四. .傳遞率曲線及其應(yīng)用傳遞率曲線及其應(yīng)用2222)2()1 ()2(1aBTrnff防振性能防振性能系統(tǒng)的系統(tǒng)的固有頻率固有頻率和和阻尼阻尼。內(nèi)裝產(chǎn)品與外包裝箱之間的介質(zhì)襯內(nèi)裝產(chǎn)品與外包裝箱之間的介質(zhì)襯墊材料，它的剛度及阻尼，對(duì)系統(tǒng)起決墊材料，它的剛度及阻尼，對(duì)系統(tǒng)起決定性的作用。定性的作用。 1.1.確定固有頻率確定固有頻率(1) (1) 線性系統(tǒng)線性系統(tǒng)12nkfmnmc22nnf振動(dòng)理論振動(dòng)理論實(shí)際包裝件實(shí)際包裝件WHkGm2HgGmn2HGfmn536. 3w對(duì)非線性緩

51、沖包裝系統(tǒng)，其固有頻率按襯對(duì)非線性緩沖包裝系統(tǒng)，其固有頻率按襯墊材料的應(yīng)力應(yīng)變墊材料的應(yīng)力應(yīng)變()曲線來(lái)計(jì)算。曲線來(lái)計(jì)算。 （2 2）非線性系統(tǒng)）非線性系統(tǒng)/()nddWTgA是是曲線在靜平衡位置的斜率曲線在靜平衡位置的斜率( (又稱(chēng)為彈性率又稱(chēng)為彈性率) )，記為，記為E E ； /ddA A 為襯墊的承載面積，為襯墊的承載面積，T T 為襯墊的厚度。為襯墊的厚度。nEAgWT12nEAgfWT非線性包裝系統(tǒng)的固有頻率非線性包裝系統(tǒng)的固有頻率取決于取決于彈性率彈性率，靜應(yīng)力靜應(yīng)力和和材料厚度材料厚度。繪制固有頻率繪制固有頻率靜應(yīng)力靜應(yīng)力(fn(fn)曲線。曲線。 靜應(yīng)力靜應(yīng)力固有頻率曲線固有

52、頻率曲線2.2.阻尼系數(shù)阻尼系數(shù)試驗(yàn)測(cè)定試驗(yàn)測(cè)定 3. 3. 包裝件對(duì)振動(dòng)的傳遞率包裝件對(duì)振動(dòng)的傳遞率( (在實(shí)際工作中，傳遞率是通過(guò)用特定的包裝模在實(shí)際工作中，傳遞率是通過(guò)用特定的包裝模型進(jìn)行試驗(yàn)來(lái)確定的型進(jìn)行試驗(yàn)來(lái)確定的)傳遞率曲線。傳遞率曲線。影響因素：影響因素：材料品種材料品種，材料密度材料密度，襯墊的形狀和襯墊的形狀和尺寸尺寸，負(fù)載（應(yīng)力）負(fù)載（應(yīng)力）狀況。狀況。改變?nèi)魏我粋€(gè)因改變?nèi)魏我粋€(gè)因素，傳遞率都變化。素，傳遞率都變化。緩沖材料名稱(chēng)緩沖材料名稱(chēng) 阻尼比阻尼比聚乙烯或聚苯乙烯泡沫塑料聚乙烯或聚苯乙烯泡沫塑料 0.08-0.200.08-0.20聚氨酯泡沫塑料聚氨酯泡沫塑料 0.1

53、0-0.500.10-0.50橡膠橡膠 0.02-0.160.02-0.16硅橡膠硅橡膠 0.11-0.230.11-0.23鋼質(zhì)螺旋彈簧鋼質(zhì)螺旋彈簧 0.008-0.0160.008-0.016 五五. .振動(dòng)防護(hù)設(shè)計(jì)方法振動(dòng)防護(hù)設(shè)計(jì)方法(1)(1)計(jì)算緩沖材料的靜應(yīng)力值：計(jì)算緩沖材料的靜應(yīng)力值： W WA Al0l04 4(Pa)(Pa)(2)(2)找出該靜應(yīng)力值對(duì)應(yīng)的緩沖材料振動(dòng)傳遞率頻率特性找出該靜應(yīng)力值對(duì)應(yīng)的緩沖材料振動(dòng)傳遞率頻率特性（ ) )曲線，并找出峰值處的傳遞率曲線，并找出峰值處的傳遞率 及頻率及頻率 ；(3)(3)確定在流通過(guò)程中包裝件在頻率為確定在流通過(guò)程中包裝件在頻率為

54、 時(shí)的最大振動(dòng)加速度；時(shí)的最大振動(dòng)加速度；(4)(4)計(jì)算產(chǎn)品在共振時(shí)的最大響應(yīng)加速度計(jì)算產(chǎn)品在共振時(shí)的最大響應(yīng)加速度 。其中。其中 為產(chǎn)品的最大響應(yīng)速度，為產(chǎn)品的最大響應(yīng)速度， 為包裝件在頻率為包裝件在頻率 時(shí)的最大加速時(shí)的最大加速 度，度， 為頻率為頻率 時(shí)的振動(dòng)傳遞率；時(shí)的振動(dòng)傳遞率；(5) (5) 不滿足不滿足, ,重新設(shè)計(jì)；重新設(shè)計(jì)；(6) (6) ，由于振動(dòng)加速度反復(fù)作用，由于振動(dòng)加速度反復(fù)作用產(chǎn)品疲勞損壞產(chǎn)品疲勞損壞重新設(shè)計(jì)。重新設(shè)計(jì)。 srpaTanffnfnfrTrTpasaGapGapnfrT例：產(chǎn)品的重力為例：產(chǎn)品的重力為300N300N，底面尺寸為，底面尺寸為30303

55、0cm30cm2 2，產(chǎn)品上的脆弱部件具有，產(chǎn)品上的脆弱部件具有25Hz25Hz的固有頻率，的固有頻率，0 00202的阻尼比，可承受的最大沖擊加速度為的阻尼比，可承受的最大沖擊加速度為45g45g。產(chǎn)品的沖擊。產(chǎn)品的沖擊防護(hù)設(shè)計(jì)采用了全面緩沖方法，選用的緩沖材料厚度為防護(hù)設(shè)計(jì)采用了全面緩沖方法，選用的緩沖材料厚度為10cm10cm，產(chǎn)品在運(yùn)輸過(guò)，產(chǎn)品在運(yùn)輸過(guò)程中，受到的振動(dòng)輸入如圖所示，忽略疲勞作用，確定這樣的襯墊能否提供程中，受到的振動(dòng)輸入如圖所示，忽略疲勞作用，確定這樣的襯墊能否提供足夠的振動(dòng)防護(hù)。足夠的振動(dòng)防護(hù)。解：解：(1)(1)確定包裝件共振時(shí)脆弱部件的響應(yīng)加速度：確定包裝件共振時(shí)

56、脆弱部件的響應(yīng)加速度： W/AW/A10104 4=300/(30=300/(3030) 30) 10104 4 =3.33(kPa) =3.33(kPa)根據(jù)靜應(yīng)力根據(jù)靜應(yīng)力及材料厚度及材料厚度TT查材料的振動(dòng)傳遞率頻率特性查材料的振動(dòng)傳遞率頻率特性(Trf)(Trf)曲線曲線得曲線的峰值對(duì)應(yīng)的頻率為得曲線的峰值對(duì)應(yīng)的頻率為7Hz7Hz，傳遞率為，傳遞率為2.52.5。而。而7Hz7Hz時(shí)振動(dòng)輸入加速度為時(shí)振動(dòng)輸入加速度為1g1g，則產(chǎn)品的最大加速度為：則產(chǎn)品的最大加速度為： 2.52.5l l2.5(g)2.5(g)則脆弱部件響應(yīng)為：則脆弱部件響應(yīng)為： 該值小于其可承受的最大沖擊加速度該值

57、小于其可承受的最大沖擊加速度45g45g，部件不會(huì)損壞，部件不會(huì)損壞。(2)(2)確定脆弱部件共振時(shí)的響應(yīng)加速度確定脆弱部件共振時(shí)的響應(yīng)加速度。由圖可得，在頻率。由圖可得，在頻率25Hz25Hz時(shí)的振動(dòng)輸入加時(shí)的振動(dòng)輸入加速度為速度為0.55g0.55g，緩沖材料的振動(dòng)傳遞率為，緩沖材料的振動(dòng)傳遞率為0.250.25，則產(chǎn)品的最大加速度響應(yīng)為：，則產(chǎn)品的最大加速度響應(yīng)為： =0.25=0.250.55=0.14(g)0.55=0.14(g)脆弱部件共振時(shí)有：脆弱部件共振時(shí)有： 則脆弱部件的最大響應(yīng)加速度為：則脆弱部件的最大響應(yīng)加速度為：故由沖擊防護(hù)選定的襯墊可以提供足夠的振動(dòng)防護(hù)。故由沖擊防護(hù)

58、選定的襯墊可以提供足夠的振動(dòng)防護(hù)。 srpaTa7/250.28nffTr = = 1.04Tr = = 1.0422221 (2)(1)(2)22221 (2 0.02 0.28)(1 0.28 )(2 0.02 0.28)(6 . 25 . 204. 1gaTGprsrpaTaTr Tr = =25 =25 1212 0.02)(5 . 315. 025gaTGpr第第6 6節(jié)節(jié) 緩沖襯墊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)緩沖襯墊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一一. .緩沖包裝設(shè)計(jì)過(guò)程緩沖包裝設(shè)計(jì)過(guò)程（1 1）了解產(chǎn)品形狀和特性；）了解產(chǎn)品形狀和特性；（2 2）了解產(chǎn)品的流通環(huán)境；）了解產(chǎn)品的流通環(huán)境；（3 3）選擇適當(dāng)?shù)木彌_材料；

59、）選擇適當(dāng)?shù)木彌_材料；（4 4）基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算；）基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算；（5 5）由基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的參數(shù)決定緩沖包裝方法（全面、局部和懸浮式緩沖包裝）。）由基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的參數(shù)決定緩沖包裝方法（全面、局部和懸浮式緩沖包裝）。二二. .緩沖襯墊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)緩沖襯墊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)適用于規(guī)則形狀產(chǎn)品適用于規(guī)則形狀產(chǎn)品1.1.確定受壓面積確定受壓面積已知：產(chǎn)品或內(nèi)包裝箱的尺寸已知：產(chǎn)品或內(nèi)包裝箱的尺寸目的：保證產(chǎn)品在不目的：保證產(chǎn)品在不觸底觸底的情況下，的情況下， 應(yīng)能吸收被壓縮時(shí)的變形能量應(yīng)能吸收被壓縮時(shí)的變形能量 以減少產(chǎn)品所承受的加速度。以減少產(chǎn)品所承受的加速度。觸底：觸底：包裝件在承受沖擊時(shí)，緩沖體的變形量達(dá)到或超過(guò)極限

60、變形量時(shí)，內(nèi)包裝件在承受沖擊時(shí)，緩沖體的變形量達(dá)到或超過(guò)極限變形量時(shí)，內(nèi)裝物受到的沖擊加速度急劇增大，這種現(xiàn)象稱(chēng)為裝物受到的沖擊加速度急劇增大，這種現(xiàn)象稱(chēng)為“觸底觸底”。當(dāng)外容器沒(méi)有。當(dāng)外容器沒(méi)有足夠的空隙容納產(chǎn)品位移時(shí)，部分棱、角或凸緣將與容器壁碰撞，或者在足夠的空隙容納產(chǎn)品位移時(shí)，部分棱、角或凸緣將與容器壁碰撞，或者在實(shí)際的跌落高度實(shí)際的跌落高度 設(shè)計(jì)的高度時(shí)，都會(huì)發(fā)生觸底。設(shè)計(jì)的高度時(shí)，都會(huì)發(fā)生觸底。方法：調(diào)整受力面積。方法：調(diào)整受力面積。 重量大，體積小的產(chǎn)品，要求緩沖面積重量大，體積小的產(chǎn)品，要求緩沖面積 底面積，緩沖材料和產(chǎn)品之間要底面積，緩沖材料和產(chǎn)品之間要用硬質(zhì)材料膠合板或纖維