三机械冲击理论

1、机械冲击理论机械冲击理论主要内容主要内容n冲击的特点；冲击的特点；n冲量定理；冲量定理；n恢复系数；恢复系数；n速度增量、冲击系数；速度增量、冲击系数；n冲击过程的动能损失；冲击过程的动能损失；n冲击放大系数与易损关键部件；冲击放大系数与易损关键部件；n水平冲击。水平冲击。引起机械冲击的原因引起机械冲击的原因机械冲击机械冲击野蛮装卸野蛮装卸运输条件运输条件机械冲击的特点机械冲击的特点当一个物体的位置、速度或加速度突然发生当一个物体的位置、速度或加速度突然发生变化时就会产生机械冲击。这种冲击的特点变化时就会产生机械冲击。这种冲击的特点可能是加速度的迅速增大，然后在极短的时可能是加速度的迅速增大，

2、然后在极短的时间内迅速减少。间内迅速减少。加速度加速度 时间时间n0.01秒内，从静止匀加速到秒内，从静止匀加速到19.6米米/秒的速度，即以秒的速度，即以200g的加速度运动；的加速度运动；n他的体重就会增加他的体重就会增加200倍，倍，n产品：产品：20毫秒，加速度达到毫秒，加速度达到150g（44.1cm）描述机械冲击的参数描述机械冲击的参数面积面积=速度变化速度变化冲量定理冲量定理n例题例题1：设一产品质量：设一产品质量50kg，从，从1.5m高自由高自由落下，受地面冲击速度减到落下，受地面冲击速度减到0所经历时间为所经历时间为 1=0.01 s，若是跌落在聚苯乙烯泡沫垫上，若是跌落在

3、聚苯乙烯泡沫垫上，冲击时间冲击时间 2=0.4 sn（1）这两种情况下产品受到的平均冲击力；）这两种情况下产品受到的平均冲击力；n（2）若冲击力呈半正弦波形：）若冲击力呈半正弦波形： F（t）=Fmsin（ / ）t 求两种情况下的最大冲击力求两种情况下的最大冲击力 恢复系数恢复系数恢复系数恢复系数n冲击过程分为两个阶段冲击过程分为两个阶段：变形阶段、：变形阶段、恢复阶段；恢复阶段；n恢复系数恢复系数k：（1）弹性冲击：）弹性冲击：0 k 1(安全系数安全系数)nG Gc1.4 最大加速度最大加速度nGm取决于冲击速度、缓冲材料和产品重取决于冲击速度、缓冲材料和产品重量等；量等；nGc取决于产

4、品；取决于产品；n缓冲包装中要求：缓冲包装中要求： Gm G= Gc/nn总之：总之： G= a/g， Gm= am/g G= am/g= Gc/n， Gc= ac/g例题例题n例题例题2：求缓冲垫的：求缓冲垫的dm与与k2n用缓冲衬垫可把在用缓冲衬垫可把在3.35m高度跌落的高度跌落的重重39.17N的产品的最大加速度限制在的产品的最大加速度限制在62g。ndm=2h/GmnK2=(W2Gm2)/(2h)n例题例题3：一个：一个重重45.36N，尺寸为，尺寸为25.4 25.4 25.4cm的产品，能承受达的产品，能承受达到到50g的冲击而不损坏。该产品的六个的冲击而不损坏。该产品的六个面都

5、同样对冲击敏感。在流通过程中可面都同样对冲击敏感。在流通过程中可能发生的最大跌落高度为能发生的最大跌落高度为1.52，求所需，求所需缓冲材料的弹性系数。假定缓冲材料的缓冲材料的弹性系数。假定缓冲材料的有效长度为缓冲垫总厚度的有效长度为缓冲垫总厚度的50%。例题例题ndm=2h/GmnK2=(W2Gm2)/(2h)结论结论nGm与跌落高度、缓冲垫的弹性和产品的重量与跌落高度、缓冲垫的弹性和产品的重量有关；有关；n弹簧或缓冲垫的刚性越大，弹簧或缓冲垫的刚性越大， Gm的数值越大；的数值越大；n跌落高度越高，跌落高度越高， Gm的数值越大；的数值越大；n产品越重，只要弹簧或缓冲垫有效，则产品越重，只

6、要弹簧或缓冲垫有效，则Gm的的数值越小数值越小。冲击持续时间冲击持续时间包装件与产品在流通系统中，一般包装件与产品在流通系统中，一般接受机械冲击的持续时间大约在接受机械冲击的持续时间大约在150ms之间；之间；冲击时间与跌落高度无关。冲击时间与跌落高度无关。冲击放大与要害零件冲击放大与要害零件冲击放大与要害零件冲击放大与要害零件N为整数，为整数，f2为等值冲击频率，为等值冲击频率，f1为要害零件的自然频率为要害零件的自然频率结论n（1）f1/f21, f1 1/2T2= 即如果冲即如果冲击持续时间短于要害零件自然振动周期的一半，则最击持续时间短于要害零件自然振动周期的一半，则最大放大系数正好在

7、冲击完了之后出现：大放大系数正好在冲击完了之后出现： Am= Am（t ）n（2）f1/f2 1, f1 f2,或或1/2T1 1/2T2= 即如果即如果冲击持续时间比要害零件自然振动周期的一半更长，冲击持续时间比要害零件自然振动周期的一半更长，则最大放大系数是在冲击过程中出现：则最大放大系数是在冲击过程中出现： Am= Am（0t ）n预测损坏、检验缓冲垫的效果预测损坏、检验缓冲垫的效果水平碰撞水平碰撞n通过计算求出与水平碰撞速度的垂直跌落高度来解决通过计算求出与水平碰撞速度的垂直跌落高度来解决这样的问题。这样的问题。n例题例题4：将一个重：将一个重18.14N的产品包装在线性缓冲材料的产品包装在线性缓冲材料中，缓冲材料的中，缓冲材料的k=35kg/cm。将此包装在缓冲材料。将此包装在缓冲材料中的产品牢固的固定在火车车厢上的地板上。将该车中的产品牢固的固定在火车车厢上的地板上。将该车厢连接到厢连接到每小时每小时16km列车的其他车厢上。如果缓冲列