502运输包装缓冲设计

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1、第五章 第二局部运输包装缓冲设计第一节第一节 缓冲包装设计的要求缓冲包装设计的要求一、一般要求一、一般要求减小传递到产品上的冲击、振动等外减小传递到产品上的冲击、振动等外力；力；分散作用在产品上的应力；分散作用在产品上的应力；保护产品的外表及凸起局部；保护产品的外表及凸起局部；防止产品相互接触；防止产品相互接触；防止产品在包装容器内移动；防止产品在包装容器内移动；保护其他防护包装的功能。保护其他防护包装的功能。产品的许用脆值、形状、尺寸、重量、体积、重心、数量；流通过程中的环境条件，如运输区间、运输方式、装卸次数、等效跌落高度、冲击方向、气候条件、贮存条件；包装材料的特性；外包装容器的结构、形

2、状、材质及强度；封缄材料的特性；包装的工艺性；其他的包装方法，如防潮、防水、防锈、防尘等。二、缓冲包装设计考虑因素二、缓冲包装设计考虑因素三、缓冲包装设计的一般步骤三、缓冲包装设计的一般步骤 流通环境确定 产品特性分析 产品的重新设计 选择缓冲材料 包装设计 包装件的测试缓缓 冲冲 包包 装装 设设 计计 六六 步步 法法第二节第二节 缓冲包装的一般形式缓冲包装的一般形式一、全面缓冲包装法一、全面缓冲包装法 定义定义定义定义 特点特点特点特点指包装容器内所剩余的空间，全部用缓冲材料填充固定，对产品周围进行全面保护的方法。一般采用丝状、薄片或粒状的材料，对形状复杂的产品能良好地填塞，适合小批量产

3、品包装。 全面缓冲包装应用实例全面缓冲包装应用实例超轻型泡泡粒包装可以迅速均匀地填满各种形状和大小物品周围的全部空间。泡沫衬垫全面包装气泡衬垫全面包装发泡袋现场成形包装发泡袋自动充满产品与包装箱之间的空隙形成产品缓冲垫。 气垫包装 纸包装二、局部缓冲包装法二、局部缓冲包装法 定义定义定义定义指对被包装产品或内包装件的拐角、棱及侧面进行衬垫缓冲的方法。 特点特点特点特点一般采用泡沫塑料成型缓冲垫、充气塑料薄膜缓冲垫、橡胶弹簧等作为缓冲体。对其受力部位或易损坏部位进行缓冲，可节约材料，降低包装成本，缓冲效果好，是目前应用最广的一种包装方法。局部缓冲包装应用实例纸板局部包装左右结构蜂窝纸板局部包装上

4、下结构纸板局部包装前后结构 角衬垫 棱衬垫三、悬浮式缓冲包装法三、悬浮式缓冲包装法 定义定义定义定义 特点特点特点特点指用弹簧把被包装物品悬挂在外包装容器内，使包装件在遭受外力作用时，产品在各个方向都能得到缓冲保护。适用于精密、脆弱产品，如大型电子管、制导装置等。外包装容器要巩固。 悬浮式缓冲包装应用实例悬空包装使用两层弹性极好且不易滑动的薄膜将产品悬空定位于包装箱。新型充气包装日本外面是一种增塑塑料膜袋，无色透明，将产品放入膜袋中后，采用隐形的方式将产品固定，然后密封充气，使产品悬空包装在充气袋中，是高消费产品如化装品、电子产品等的理想外包装。第三节第三节 缓冲衬垫设计的根本方法缓冲衬垫设计

5、的根本方法一、衬垫的初步设计一、衬垫的初步设计1. 1. 等效跌落高度确实定等效跌落高度确实定等效跌落高度确实定等效跌落高度确实定根据我国、日本、美国等一些国家的标准，以及一些产品的行业标准来确定跌落高度值。日本标准JISI0202 、美国军用标准MIL-P-116H、中国标准GB4857.5-84 ，可根据产品重量、最大尺寸范围、运输条件，由表格直接查到跌落高度值。经验公式经验公式经验公式经验公式法法法法标准量值标准量值标准量值标准量值法法法法2. 2. 产品脆值确实定产品脆值确实定产品脆值确实定产品脆值确实定1试验法2估算法3类比法 冲击试验机冲击试验机跌落试验机跌落试验机振动模型估算法振

6、动模型估算法冲击模型估算法冲击模型估算法经验估算法经验估算法3. 3. 缓冲材料的缓冲特性缓冲材料的缓冲特性缓冲材料的缓冲特性缓冲材料的缓冲特性G20g，选用弹簧或多级缓冲；30g G250g，选用泡沫塑料、海绵；400g G1000g，不用缓冲材料。 一般的选择原那么特性曲线缓冲系数-最大应力曲线 最大加速度-静应力曲线 二、缓冲衬垫尺寸确实定二、缓冲衬垫尺寸确实定最小缓冲系数法最省材料设计法过原点切线法局部缓冲常用设计方法常用设计方法常用设计方法常用设计方法三类根本问题三类根本问题三类根本问题三类根本问题常用公式常用公式常用公式常用公式对指定的材料计算尺寸；选择最适当的材料并决定其尺寸；比

7、较不同材料的优劣。1. 缓冲系数 最大应力曲线 应用确定缓冲材料后，设计步骤如下：对于全面缓冲包装来说：对于全面缓冲包装来说： 已经确定缓冲衬垫面积等于产品外表积已经确定缓冲衬垫面积等于产品外表积A A，只需确，只需确定衬垫厚度定衬垫厚度T T。具体求解过程如下：。具体求解过程如下：（1 1）由公式）由公式 求出最大应力；求出最大应力；（2 2）找出缓冲系数）找出缓冲系数 最大应力曲线最大应力曲线 中对应最大中对应最大应力值的缓冲系数应力值的缓冲系数 ；（3 3）根据公式）根据公式 ，求出缓冲衬垫的厚度，求出缓冲衬垫的厚度T T。确定缓冲材料后，设计步骤如下：对于局部缓冲包装来说：对于局部缓冲

8、包装来说：（1 1）在）在缓冲系数缓冲系数 最大应力曲线最大应力曲线 上作一条水平切上作一条水平切线，则切点对应线，则切点对应最大应力最大应力和最小缓冲系（和最小缓冲系（ ）。）。（2 2）根据公式）根据公式 ，求出缓冲衬垫的厚度，求出缓冲衬垫的厚度T T。（3 3）根据公式）根据公式 ，求出缓冲衬垫的面积，求出缓冲衬垫的面积A A。1 1对指定的缓冲包装材料计算尺寸对指定的缓冲包装材料计算尺寸例例例例：一一一一重重重重力力力力为为为为100N100N100N100N的的的的产产产产品品品品，脆脆脆脆值值值值为为为为80808080，要要要要保保保保证证证证从从从从60cm60cm60cm60

9、cm的的的的高高高高处处处处跌跌跌跌落落落落而而而而不不不不破破破破损损损损，规规规规定定定定用用用用密密密密度度度度为为为为3 3 3 3的的的的聚聚聚聚氯氯氯氯乙乙乙乙烯烯烯烯作作作作衬衬衬衬垫垫垫垫，试试试试计计计计算算算算衬衬衬衬垫所需尺寸垫所需尺寸垫所需尺寸垫所需尺寸。解：W=100N，G=80，H=60cm查图5-12，最小缓冲系数，对应的最大应力2 2选择适当的缓冲包装材料计算尺寸选择适当的缓冲包装材料计算尺寸例例例例：用用用用纸纸纸纸箱箱箱箱做做做做内内内内包包包包装装装装，把把把把一一一一重重重重力力力力为为为为100N100N，脆脆脆脆值值值值为为为为3030的的的的产产产

10、产品品品品装装装装入入入入箱箱箱箱内内内内，用用用用衬衬衬衬垫垫垫垫将将将将它它它它与与与与外外外外包包包包装装装装箱箱箱箱隔隔隔隔开开开开，内内内内装装装装箱箱箱箱每每每每面面面面面面面面积积积积为为为为2000 2000 cmcm2 2，设设设设定定定定等等等等效效效效跌跌跌跌落落落落高高高高度度度度为为为为60cm60cm，试试试试选选选选择择择择适适适适当当当当的的的的缓缓缓缓冲冲冲冲材材材材料，并计算其尺寸。料，并计算其尺寸。料，并计算其尺寸。料，并计算其尺寸。解：W=100N，G=30，H=60cm,全面缓包A=2000cm2查图5-12，当 时，材料（密度为0.12g/cmg/c

11、m3 3的发泡橡胶）有最小缓冲系数，且C=3.5因此该设计采用密度为g/cmg/cm3 3的发泡橡胶作缓冲衬垫，每块衬垫面积为2000cm2，厚度为7cm。3 3 3 3比较不同材料的优劣。比较不同材料的优劣。比较不同材料的优劣。比较不同材料的优劣。例例例例：一一一一重重重重力力力力为为为为90N90N，脆脆脆脆值值值值为为为为5050的的的的产产产产品品品品欲欲欲欲装装装装入入入入一一一一底底底底面面面面积积积积为为为为750 750 cmcm2 2的的的的容容容容器器器器箱箱箱箱内内内内，设设设设定定定定等等等等效效效效跌跌跌跌落落落落高高高高度度度度为为为为60cm60cm，如如如如果果

12、果果采采采采用用用用密密密密度度度度为为为为3 3的的的的石石石石棉作衬垫，试检验该设计的合理性。棉作衬垫，试检验该设计的合理性。棉作衬垫，试检验该设计的合理性。棉作衬垫，试检验该设计的合理性。解：W=90N，G=50，H=60cm,查 图 5-12， 密 度 为 0.075g/cm3 3的 石 棉 材 料 是 曲 线 最小缓冲系数C=5.7，对应的因此，换材料，提高 ，若选聚氨酯，最小缓冲系数C=3.3，对应的全面缓冲包装全面缓冲包装全面缓冲包装全面缓冲包装A A已确定，只需求已确定，只需求已确定，只需求已确定，只需求T T。（1）先求缓冲材料所受的静应力：）先求缓冲材料所受的静应力：（2）

13、再再根根据据等等效效跌跌落落高高度度，查查相相应应的的 Gmst 曲曲线线，找找出出许许用用脆脆值值与与静静应应力力的的交交点点，若若交交点点位位于于两两条条厚厚度度曲曲线线之间，则用内插法确定出缓冲材料厚度之间，则用内插法确定出缓冲材料厚度T。H=40cmT=1cmT=2cmT=3cm2.最大加速度最大加速度 静应力静应力 曲线应用曲线应用局部缓冲包装局部缓冲包装局部缓冲包装局部缓冲包装H=40cmT=1cmT=2cmT=3cm（1）根根据据查查相相应应的的Gmst 曲曲线线，找找出出许许用用脆脆值值作作水水平平直线，与曲线有多个交点。直线，与曲线有多个交点。（2）取厚度较小的缓冲材料可省料

14、，确定。）取厚度较小的缓冲材料可省料，确定。（3）脆值与该厚度曲线有两个交点，取）脆值与该厚度曲线有两个交点，取st 值大者，值大者，可省料。根据可省料。根据 确定确定A。1 1采用最大加速度采用最大加速度- -静应力曲线进行全面缓冲包装静应力曲线进行全面缓冲包装例例例例：某某某某产产产产品品品品重重重重150N150N150N150N，脆脆脆脆值值值值为为为为55555555，允允允允许许许许的的的的跌跌跌跌落落落落高高高高度度度度为为为为60cm60cm60cm60cm，产产产产品品品品为为为为边边边边长长长长25cm25cm25cm25cm的的的的正正正正立立立立方方方方体体体体，拟拟拟

15、拟采采采采用用用用如如如如下下下下图图图图聚聚聚聚乙乙乙乙烯烯烯烯EPEEPEEPEEPE泡泡泡泡沫作全面缓冲包装，试计算衬垫应有的厚度。沫作全面缓冲包装，试计算衬垫应有的厚度。沫作全面缓冲包装，试计算衬垫应有的厚度。沫作全面缓冲包装，试计算衬垫应有的厚度。解：W=150N，G=55，H=60cm 先求静应力:因为H=60cm，查图得, 与G=55交点在T=4cm与T=5cm处，用内插法的衬垫应有厚度：T=4.9cm。衬垫面积：A=2525=625cm2。H=60cmT=4cmT=5cmT=6cm0.024552 2采用最大加速度采用最大加速度- -静应力曲线进行局部缓冲包装静应力曲线进行局部

16、缓冲包装例例例例：某某某某产产产产品品品品重重重重200N200N200N200N，脆脆脆脆值值值值为为为为60606060，产产产产品品品品底底底底面面面面积积积积为为为为2000cm2,2000cm2,2000cm2,2000cm2,预预预预计计计计跌跌跌跌落落落落高高高高度度度度为为为为50cm50cm50cm50cm，采采采采用用用用如如如如下下下下图图图图聚聚聚聚乙乙乙乙烯烯烯烯EPEEPEEPEEPE泡泡泡泡沫沫沫沫作作作作局局局局部部部部缓缓缓缓冲包装，试计算衬垫尺寸。冲包装，试计算衬垫尺寸。冲包装，试计算衬垫尺寸。冲包装，试计算衬垫尺寸。解：过G=60作水平线，与曲线族相交，取

17、厚度小的曲线进行设计，T=4cm。交于C、D两点,D点应力大，省材料面积。最小加速度法：最小加速度法：对于曲线最低点对应的加速度值最小，缓冲效果对于曲线最低点对应的加速度值最小，缓冲效果对于曲线最低点对应的加速度值最小，缓冲效果对于曲线最低点对应的加速度值最小，缓冲效果更好，产品的平安性更高。那么取更好，产品的平安性更高。那么取更好，产品的平安性更高。那么取更好，产品的平安性更高。那么取T=4cmT=4cm曲线的曲线的曲线的曲线的最低点最低点最低点最低点E E点作设计。点作设计。点作设计。点作设计。 对应的：对应的：对应的：对应的： 局部缓冲包装，采用角垫的形式时：局部缓冲包装，采用角垫的形式

18、时： 作作 业业一产品质量为，脆值为50，流通中的等效跌落高度为75cm，如果采用密度为3的聚乙烯作衬垫，试设计衬垫的尺寸。三、三、 缓冲衬垫的校核缓冲衬垫的校核1.产品强度校核产品强度校核 校核产品在载荷方向上与缓冲材料的接触局部的强校核产品在载荷方向上与缓冲材料的接触局部的强度。度。 (应力集中应力集中)式中：式中： -产品许用应力；产品许用应力； -冲击时最大应力。冲击时最大应力。 衬垫尺寸的面积与厚度之比超过一定厚度时，衬垫容易挠曲或变弯，大大降低衬垫的负重能力，如下图。 为了防止挠曲，其中最小承载面积Amin与厚度T之比应符合以下规定克斯特那经验公式： 式中：T厚度，cm ； A面积

19、，cm2 。 AFT2.2.挠度校核挠度校核3.3.跌落姿态改变时缓冲能力校核跌落姿态改变时缓冲能力校核3.3.跌落姿态改变时缓冲能力校核跌落姿态改变时缓冲能力校核1 1全面缓冲包装角跌落等效面积全面缓冲包装角跌落等效面积M包装件的长、宽、高包装件的长、宽、高分别用分别用 来来表示。表示。1 1全面缓冲包装角跌落等效面积全面缓冲包装角跌落等效面积1 1全面缓冲包装角跌落等效面积全面缓冲包装角跌落等效面积1 1全面缓冲包装角跌落等效面积全面缓冲包装角跌落等效面积1 1全面缓冲包装角跌落等效面积全面缓冲包装角跌落等效面积则三个缓冲面在水平面上的投影面积为：则三个缓冲面在水平面上的投影面积为： 若包

20、装件为立方体，即：若包装件为立方体，即： 则则: : 结果说明：在全面缓冲条件下，角跌落与面跌落相比，结果说明：在全面缓冲条件下，角跌落与面跌落相比，角跌落的等效载荷面积要比面跌落大角跌落的等效载荷面积要比面跌落大倍左右。倍左右。2 2局部缓冲包装角跌落等效面积局部缓冲包装角跌落等效面积产品的长、宽、高分别用产品的长、宽、高分别用 来表示。来表示。L一个角衬垫是由一个角衬垫是由3 3个面积为个面积为L L2 2的面衬垫组成。的面衬垫组成。设包装件三个侧面设包装件三个侧面OPAJOPAJ、OJBMOJBM、OMNPOMNP上上衬垫衬垫的投影面积分的投影面积分别为别为 2 2局部缓冲包装角跌落等效

21、面积局部缓冲包装角跌落等效面积若产品为立方体，则：若产品为立方体，则：外包装容器不是刚体，使得传递到各个角衬垫上的作外包装容器不是刚体，使得传递到各个角衬垫上的作用力不相同。因此在计算角跌落等效面积时就不能简用力不相同。因此在计算角跌落等效面积时就不能简单地乘以单地乘以4 4，在，在1 14 4之间选择一个适宜的系数之间选择一个适宜的系数K K，那么：，那么：问：问：L2、l、b、d、K表示的含义？表示的含义？补：棱跌落时的等效跌落面积当产品为正方体时，当产品为正方体时，全面缓冲包装，棱跌落的等效跌落面积全面缓冲包装，棱跌落的等效跌落面积 ，它介于面跌落面积与角跌落面积之间。它介于面跌落面积与

22、角跌落面积之间。局部缓冲包装，棱跌落的等效跌落面积局部缓冲包装，棱跌落的等效跌落面积 ，同样介于面跌落面积与角跌落面积之间。，同样介于面跌落面积与角跌落面积之间。1全面缓冲包装角跌落等效面积2局部缓冲包装角跌落等效面积结论：4.4.蠕变量的校核蠕变量的校核缓冲材料在长期的静压力作用下，其塑性变形量会随时间而增大。衬垫尺寸变小，加剧内装产品的振动和摩擦擦伤，缓冲衬垫的缓冲能力有所下降。 初步设计的衬垫尺寸应附加一个蠕变补偿值，称为蠕变增量，其大小按下式计算： Tc=T(1+Cr) 式中：Tc修正后的厚度cm； T原设计厚度cm； Cr蠕变系数%。 5.5.温湿度校核温湿度校核 环境温度和湿度的变

23、化对衬垫的缓冲能力有明显的影响。应根据流通过程中可能出现的环境条件修正缓冲衬垫的尺寸。例：一产品重200N，脆值为85，产品为正方体,规定的跌落高度不超过为90cm，采用以下图所示特性的材料作局部缓冲，试设计面跌落和角跌落时衬垫所需尺寸设蠕变量为10%。解：解：W=200NW=200N，G=85gG=85g，H=90cmH=90cm，Cr=10%Cr=10%，局部，局部缓冲采用角衬垫。缓冲采用角衬垫。 利用此种材料的最大加速度利用此种材料的最大加速度静应力曲线，过静应力曲线，过G=85gG=85g作一条水平直线与缓冲曲线相交，取厚度较小的缓冲材料，作一条水平直线与缓冲曲线相交，取厚度较小的缓冲

24、材料，即即T=5cmT=5cm。得两个交点。得两个交点A A、B B，对应的静应力分别为：，对应的静应力分别为：为节省材料，取为节省材料，取B B点进行设计，那么：点进行设计，那么：那么每个衬垫的承载面积为：那么每个衬垫的承载面积为：挠度校核。挠度校核。 利用克斯特那经验公式利用克斯特那经验公式 ，得：，得： 所以角衬垫不会发生弯曲变形，校核通过。所以角衬垫不会发生弯曲变形，校核通过。角跌落时的等效跌落面积为取角跌落时的等效跌落面积为取K=1K=1： 此时的静应力为：此时的静应力为：在图中，此静应力值对应的加速度值超过了产品脆在图中，此静应力值对应的加速度值超过了产品脆值，所以校核不能通过。值

25、，所以校核不能通过。校正方法：校正方法：取取B B点对应的静应力，来确定角衬垫角跌落有点对应的静应力，来确定角衬垫角跌落有效面积，那么：效面积，那么：那么面跌落时的承载面积和静应力为：那么面跌落时的承载面积和静应力为：此静应力对应的加速度值小于产品的脆值。此静应力对应的加速度值小于产品的脆值。蠕变量校核。蠕变量校核。 所以角衬垫的厚度所以角衬垫的厚度T T为为， 边长为。边长为。四、最省材料的缓冲设计方法四、最省材料的缓冲设计方法 -过原点切线法过原点切线法设衬垫面积A、厚度T，则体积V=AT最省材料，即体积最省材料，即体积V V最小，即求最小，即求V极小值。极小值。对V求导，W,H是常数，C

26、是 的函数，V对 求导得假设在曲线上找到这一点 满足则曲线在 点的切线方程为（点斜式）：仍然满足方程，说明切线过原点代入原点（0，0）得： 过原点作 的切线，切点 ， 这就是极值点，用料最省。v设计时，可在最小缓冲系数与切点处缓冲系数之间选择一个适宜点，既满足缓冲要求，又用料较省。过原点切线法：过原点切线法：例例：产产品品重重50N50N，选选用用缓缓冲冲材材料料的的特特性性曲曲线线如如图图6-136-13所所示示，等等效效跌跌落落高高度度为为50cm50cm，许许用用脆脆值值为为4040，分分别别用用最最小缓冲系数法和过原点切线法确定缓冲衬垫的尺寸。小缓冲系数法和过原点切线法确定缓冲衬垫的尺

27、寸。解：用两种方法来求：解：用两种方法来求：（1 1）最小缓冲系数法：）最小缓冲系数法：由曲线可知最小缓冲系数为由曲线可知最小缓冲系数为C=2.4C=2.4，对应的最大应力为对应的最大应力为10kPa10kPa，那么缓冲，那么缓冲衬垫面积为：衬垫面积为：衬垫厚度为：衬垫厚度为：体积为：体积为：V=AT=20003=6000cmV=AT=20003=6000cm3 3过原点作曲线的切线，切点坐标为：过原点作曲线的切线，切点坐标为： 则缓冲衬垫面积为：则缓冲衬垫面积为：2 2过原点切线法。过原点切线法。厚度为：厚度为：体积为：体积为：V=AT=1739.13.25=5652cmV=AT=1739.

28、13.25=5652cm3 3作业：作业：1.一产品重量为750N，许用脆值为60，流通中的等效跌落高度为100cm，试选择适宜的材料并计算衬垫的尺寸。2.一产品重量为200N，许用脆值为70，流通中的等效跌落高度为95cm，现有密度分别为g/cm3和3的聚苯乙烯材料，对应的厚度分别是4cm和5cm，试合理选择材料并设计衬垫的尺寸。第四节第四节 防振包装设计防振包装设计一、振动对于包装产品的破坏一、振动对于包装产品的破坏 1)在共振条件下，产品被鼓励产生的共振在共振条件下，产品被鼓励产生的共振加速度超过产品许用加速度而发生的类似冲击加速度超过产品许用加速度而发生的类似冲击的破损效应；的破损效应

29、； 2在非共振条件下，长时间的循环交变在非共振条件下，长时间的循环交变载荷导致包装材料的疲劳老化，而降低其防护载荷导致包装材料的疲劳老化，而降低其防护功能；功能； 3振动导致产品与缓冲介质各种包装振动导致产品与缓冲介质各种包装膜、衬垫、填料之间的摩擦，使产品外表产膜、衬垫、填料之间的摩擦，使产品外表产生摩痕、擦伤；生摩痕、擦伤； 4在特定条件下，振动会改变某些产品在特定条件下，振动会改变某些产品的结构状态，如：螺纹联结趋松，仪表失灵，的结构状态，如：螺纹联结趋松，仪表失灵，某些稀稠物品食品、药品、化工原料变稀，某些稀稠物品食品、药品、化工原料变稀，影响产品性质和价值。影响产品性质和价值。二、防

30、振包装设计的根本原那么二、防振包装设计的根本原那么 先按缓冲要求进行设计，再校核其防振能力。三、防振包装设计的目的三、防振包装设计的目的 调节包装件的固有频率，并选择恰当的阻尼材料，把包装系统对振动的传递率控制在预定的范围内。(1)当 时， ，没有隔振效果没有隔振效果没有隔振效果没有隔振效果。包装的防振性能主要取决于系统的固有频率和阻尼比。包装的防振性能主要取决于系统的固有频率和阻尼比。(2)在 区域内， ，振幅会被放大振幅会被放大振幅会被放大振幅会被放大，当 时系统还会共振共振共振共振。四、振动传递率曲线及其应用四、振动传递率曲线及其应用(3)在 区域内， ，有隔振效果有隔振效果有隔振效果有

31、隔振效果，且随着 的增加隔振效果增大。 系统的固有频率k衬垫的弹性系数m产品的质量实际包装件固有频率H跌落高度（cm）；Gm允许的最大加速度与重力加速度的比值，无量纲；1.1.线性系统线性系统五、系统的固有频率五、系统的固有频率已知：2.非线性系统大多数缓冲材料的弹性率E与初始弹性率E0相差无几，认为E=E0 静平衡位置的斜率（弹性率）,记为E；A衬垫承载面积；T衬垫厚度；W产品重量；六、系统的阻尼系数六、系统的阻尼系数受干摩擦和材料本身阻尼系数的影响。通常可以通过试验测定。0.10.5聚氨酯泡沫0.020.2聚乙烯泡沫0.11硅橡胶0.010.06橡胶0.0030.016金属螺旋弹簧阻尼比（

32、阻尼比（ ）材料材料七、防振设计方法七、防振设计方法1求缓冲材料静应力值；2根据静应力 和缓冲材料厚度T，查相应的传递率-频率( )特性曲线，并找出该曲线峰值处的传递率 和频率 (即共振频率；3确定包装件在频率 时的最大加速度 ； 查振动加速度-频率曲线004计算产品共振时的最大响应加速度；5产品最大响应加速度 应小于产品许用脆值Gg,否那么缓冲垫应重新设计。6假设考虑易损件，计算 ，再校核。例1：产品重量为36N，底面尺寸为2525cm2，许用脆值为30。冲击防护设计采用了全面缓冲方法，选用的缓冲衬垫厚度为5cm。产品在运输中记录的加速度如下图。缓冲材料的防振性能曲线，如以下图所示。试校核防

33、振包装是否满足要求。100解：1先求出材料的静应力： 5包装件的共振频率为46Hz，产品的最大响应加速度为，小于产品的许用脆值30。所以该缓冲包装设计满足防振包装要求。（4）则产品的最大响应加速度为：（3）根据振动加速度-频率曲线可知，频率为46Hz时的加速度为1.7g，即包装件在共振时受到振动输入为（2）根据静应力及材料厚度，查出材料的振动传递率-频率 特性曲线。曲线峰值对应的频率为 ， 传递率100例2：产品重力为300N，底面尺寸为3030cm2，产品脆弱部件具有25Hz的固有频率，的阻尼比，可承受的最大冲击加速度为45g。冲击防护设计采用了全面缓冲方法，选用的缓冲衬垫厚度为10cm。产

34、品在运输中受到的振动输入如下图。试确定这样的衬垫能否提供足够的振动防护。解：（解：（1 1）先求材料的静应力：先求材料的静应力：2 2根据静应力及材料厚度，查出材料的振动传递率根据静应力及材料厚度，查出材料的振动传递率频率曲线。曲线峰值对应的频率为频率曲线。曲线峰值对应的频率为7Hz7Hz，传递率为。，传递率为。3 3由振动加速度由振动加速度频率曲线可知，频率为频率曲线可知，频率为7Hz7Hz时的振时的振动输入加速度为动输入加速度为1g1g。（4 4）产品的最大加速度响应为：）产品的最大加速度响应为：（5 5）脆弱部件的响应为：）脆弱部件的响应为：该值小于其可承受的最大冲击加速度该值小于其可承

35、受的最大冲击加速度45g45g，部件不会损坏。，部件不会损坏。6 6确定脆弱部件共振时的响应加速度。确定脆弱部件共振时的响应加速度。由振动加速度由振动加速度频率特性曲线和振动传递率频率特性曲线和振动传递率频率频率特性曲线可知，在频率特性曲线可知，在频率25Hz25Hz时的振动输入加速度为时的振动输入加速度为0.55g0.55g，缓冲材料的振动传递率为，缓冲材料的振动传递率为0.250.25，则产品的，则产品的最大加速度响应为：最大加速度响应为：脆弱部件共振时有：脆弱部件共振时有：脆弱部件的最大响应加速度为：脆弱部件的最大响应加速度为：该值小于其可承受的最大冲击加速度该值小于其可承受的最大冲击加

36、速度45g45g，部件不会损坏。，部件不会损坏。所以，选定的衬垫能提供足够的振动防护。所以，选定的衬垫能提供足够的振动防护。 第五节第五节 缓冲衬垫结构设计缓冲衬垫结构设计一、一般缓冲包装方法一、一般缓冲包装方法 全面缓冲包装法 局部缓冲包装法 悬浮式全面缓冲包装法二、缓冲衬垫结构设计二、缓冲衬垫结构设计平面衬垫角衬垫棱衬垫1.1.受压面积的调整受压面积的调整根据产品形状调整受力面积。根据产品形状调整受力面积。1 1重量大、体积小的产品重量大、体积小的产品 缓冲材料与产品间用硬质胶合板或缓冲材料与产品间用硬质胶合板或纤维板隔开，增大受力面积。纤维板隔开，增大受力面积。2 2重量小、体积大的产品

37、重量小、体积大的产品 将缓冲材料与产品不接触局部挖空，将缓冲材料与产品不接触局部挖空，缩小接触面积。缩小接触面积。2.2.形状不规那么物品形状不规那么物品防止触底防止触底Td 正确Td 错误缓冲材料的厚度，应满足： Td/(1-E) ，E为变形量%防止发生冲击时，造成突起物接触箱底的情况。 预留变形量的缓冲结构错误正确缓冲衬垫受力时会发生变形，突起局部先受力，为防止必须预先留出缓冲材料的变形量。3.3.其它缓冲结构设计其它缓冲结构设计1有可动部件的机器，应用硬质材料将其他局部固定。2产品底面四棱只有很窄的受力面积时，为防止产品脱落，应设置长凸筋。3缓冲材料的凸筋位于产品的外侧缓冲效果好，因为与

38、产品接触面积大，减小冲击应力。正确错误4缓冲跨度较大的产品，不要只在两端安放缓冲材料。由于弯曲会发生不良后果，因此要在跨度的中部设置受压的缓冲块，或是两端缓冲块往中央方向延伸1/4以上。错误正确正确5重心偏向一侧的产品，要从前后、左右、上下各个方向分别测定其重心位置。其受压面积要根据重心位置按比例进行分配。6有突出局部的产品，缓冲材料的厚度应以最外侧到包装容器的内尺寸为准。7不规那么形状的产品可以用模制的衬垫进行缓冲，也可先加固定支撑，再用缓冲材料进行保护。8大型产品脆弱部件可拆下单独包装。9产品各方向受到不同载荷时，各方向可采用不同的缓冲包装。缓冲包装的一般形式及特点缓冲包装的一般形式及特点缓冲包装设计的缓冲包装设计的“六步法六步法缓冲衬垫尺寸确定的方法缓冲衬垫尺寸确定的方法缓冲衬垫的校核缓冲衬垫的校核防振包装设计的根本原那么和方法防振包装设计的根本原那么和方法缓冲衬垫结构设计时注意的问题缓冲衬垫结构设计时注意的问题小结