缓冲包装设计

1、第六章第六章 缓冲包装设计缓冲包装设计 主讲教师：高德教授主讲教师：高德教授三、三、缓冲包装衬垫设计缓冲包装衬垫设计 一、缓冲包装设计的基本要求一、缓冲包装设计的基本要求 四、缓冲包装结构设计四、缓冲包装结构设计 二、缓冲包装设计的步骤二、缓冲包装设计的步骤 五、本章小结五、本章小结授课知识点授课知识点 包装动力学包装动力学的振动与冲击的振动与冲击基本理论、缓基本理论、缓冲包装材料、冲包装材料、产品的脆值及产品的脆值及破损边界理论，破损边界理论，为进行产品的为进行产品的缓冲包装设计缓冲包装设计提供了基础。提供了基础。第一节第一节 缓冲包装设计的基本要求缓冲包装设计的基本要求 一、缓冲包装设计考

2、虑的因素一、缓冲包装设计考虑的因素 在进行产品缓冲包装设计时，应考虑的因素很多，如被包装产在进行产品缓冲包装设计时，应考虑的因素很多，如被包装产品本身的特性、流通环境条件、包装材料的特性、外包装容器和封品本身的特性、流通环境条件、包装材料的特性、外包装容器和封缄材料的特性、包装技术与方法以及包装产品的性价比等。缄材料的特性、包装技术与方法以及包装产品的性价比等。 1.1.被包装产品特性被包装产品特性产品的主要特性包括：脆值、形状、尺寸、体积、重量与重心。产品的主要特性包括：脆值、形状、尺寸、体积、重量与重心。 2.2.流通环境因素流通环境因素 产品在流通过程中，应考虑运输区间、运输方式、装卸次

3、数、等产品在流通过程中，应考虑运输区间、运输方式、装卸次数、等效跌落高度、冲击方向、气候条件、贮存条件等对产品的影响。效跌落高度、冲击方向、气候条件、贮存条件等对产品的影响。3 3缓冲包装材料缓冲包装材料4.4.外包装容器外包装容器5.5.封缄材料的特性封缄材料的特性; ;6.6.包装的工艺性包装的工艺性; ;7.7.其其它包装技术它包装技术: :缓冲性能缓冲性能结构、形状、材质及强度结构、形状、材质及强度;如防潮、防水、防锈、防尘等。如防潮、防水、防锈、防尘等。第一节第一节 缓冲包装设计的基本要求缓冲包装设计的基本要求 1.1.保护性：保护性： 减小传递到产品上的冲击、振动外力。减小传递到产

4、品上的冲击、振动外力。 分散作用在产品上的应力。分散作用在产品上的应力。 保护产品的表面及凸起部分。保护产品的表面及凸起部分。 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。 保护其它防护包装。保护其它防护包装。 2.2.经济性：经济性： 包装不足包装不足高破损率，过分包装高破损率，过分包装高包装成本。高包装成本。3.3.方便性：方便性： 方便包装，方便使用，方便处理包装废弃物。方便包装，方便使用，方便处理包装废弃物。 4.4.环保性环保性 符合包装与生态相容性及循环经济的要求。符合包装与生态相容性及循环经济的要求。 二、缓冲包装设计的要求二、缓冲包

5、装设计的要求 第一节第一节 缓冲包装设计的基本要求缓冲包装设计的基本要求 第二节第二节 缓冲包装设计步骤缓冲包装设计步骤 1. 1. 一般步骤：一般步骤：确定环境确定环境: : 运输区间、运输方式、装卸次数、等效跌落高度、冲击方向、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、贮存条件等。主要确定运输过程中的冲击和振动。气候条件、贮存条件等。主要确定运输过程中的冲击和振动。分析产品分析产品: : 产品脆值产品脆值; ;产品固有频率产品固有频率; ;产品的形状、尺寸、体积、重量、重产品的形状、尺寸、体积、重量、重心，数量等。心，数量等。 缓冲衬垫的设计缓冲衬垫的设计: : 对产

6、品提供冲击和振动防护对产品提供冲击和振动防护; ; 综合考虑安全、实用、经济等各综合考虑安全、实用、经济等各方面的因素。要了解缓冲材料的力学特性，以及加工的工艺性能和方面的因素。要了解缓冲材料的力学特性，以及加工的工艺性能和价格等。价格等。一缓冲包装设计的步骤一缓冲包装设计的步骤设计并制作包装件样品设计并制作包装件样品: : 除了缓冲衬垫外，还考虑包装结构、包装材料价格和特殊装除了缓冲衬垫外，还考虑包装结构、包装材料价格和特殊装运要求等运要求等, , 并进行包装件样品的设计和制造。设计和制造出可以并进行包装件样品的设计和制造。设计和制造出可以代表最后包装件的样品，供试验用。代表最后包装件的样品

7、，供试验用。对包装件样品进行试验对包装件样品进行试验 设计时进行了简化，只考虑了主要影响因素，忽略了很多次设计时进行了简化，只考虑了主要影响因素，忽略了很多次要因素，譬如缓冲衬垫的形状的影响，侧垫的摩擦等等，因此，要因素，譬如缓冲衬垫的形状的影响，侧垫的摩擦等等，因此，所设计的缓冲包装在试验和实际中是否真正能获得预期的效果，所设计的缓冲包装在试验和实际中是否真正能获得预期的效果，必须通过实测，才能确认。必须通过实测，才能确认。 包括包括: : 跌落试验跌落试验; ; 定频与变频正弦振动试验定频与变频正弦振动试验; ; 随机振动试验随机振动试验. .第二节第二节 缓冲包装设计步骤缓冲包装设计步骤

8、 2. 2. 美国美国LansmontLansmont公司提出的公司提出的 缓冲包装设计六步法缓冲包装设计六步法 流通环境的确定流通环境的确定 确定产品特性确定产品特性 产品的重新设计产品的重新设计 选择缓冲材料选择缓冲材料 包装设计包装设计 包装件的试验包装件的试验 第二节第二节 缓冲包装设计步骤缓冲包装设计步骤 三种途径进行缓冲设计，有时需用三种途径进行缓冲设计，有时需用振动传递率曲线振动传递率曲线来作防振包装来作防振包装的校核。无论采用哪种方法，对求得的面积和厚度都应进行校核，的校核。无论采用哪种方法，对求得的面积和厚度都应进行校核，一般当求得的面积太小，厚度太大时，衬垫在产品冲击力作用

9、下，一般当求得的面积太小，厚度太大时，衬垫在产品冲击力作用下，会产生弯曲变形，因此要采用下列经验公式校核衬垫的稳定性：会产生弯曲变形，因此要采用下列经验公式校核衬垫的稳定性： 缓冲包装设计的主要任务是求取缓冲包装设计的主要任务是求取缓冲衬垫的面积和厚度缓冲衬垫的面积和厚度，由于缓，由于缓冲材料的特性大多数呈非线性，应力应变关系往往十分复杂，常用冲材料的特性大多数呈非线性，应力应变关系往往十分复杂，常用的数值积分法求解加速度时间函数因过于繁琐而不便应用。的数值积分法求解加速度时间函数因过于繁琐而不便应用。 目前国内外普遍采用目前国内外普遍采用: : 1.1.缓冲系数与最大应力曲线缓冲系数与最大应

10、力曲线第三节第三节 缓冲包装衬垫设计缓冲包装衬垫设计 mCmsG2min(1.33 )AT2.2.最大加速度与静应力曲线最大加速度与静应力曲线3.3.应力应变曲线应力应变曲线曲线上查出最低点的曲线上查出最低点的C C与与 值。值。一、缓冲系数与最大应力曲线法一、缓冲系数与最大应力曲线法三种情况：设计缓冲材料的用量、优选缓冲包装材料、求出最大冲三种情况：设计缓冲材料的用量、优选缓冲包装材料、求出最大冲 击力和最大加速度击力和最大加速度 1. 缓冲材料的用量计算缓冲材料的用量计算mWHG、 、mCmCmmmWGAmCHTG已知已知及某选定缓冲包装材料的及某选定缓冲包装材料的 曲线，计算曲线，计算从

11、从求出缓冲面积：求出缓冲面积：求出缓冲材料的厚度求出缓冲材料的厚度 缓冲材料的合理用量。缓冲材料的合理用量。(1)对缓冲面积的大小无特殊要求，设计过程为：对缓冲面积的大小无特殊要求，设计过程为： 第三节第三节 缓冲包装衬垫设计缓冲包装衬垫设计 例例6-1 一重量为一重量为10kg10kg的产品的产品, ,脆值为脆值为80g,80g,要保证从要保证从60cm60cm的高处跌的高处跌落而不被损落而不被损, ,规定用密度为规定用密度为0.037g/cm0.037g/cm3 3的聚氯乙烯的聚氯乙烯( (图图4-354-35) )作作衬垫衬垫, ,试计算衬垫所需尺寸。试计算衬垫所需尺寸。 解：整理已知条

12、件：解：整理已知条件：W=10,Gm=80,H=60W=10,Gm=80,H=60 查图查图4-35,4-35,这种聚氯乙烯材料在这种聚氯乙烯材料在 =1.6105Pa 时有最小时有最小缓冲系数缓冲系数,c=3.8,c=3.8,故按式故按式(6-2),(6-2),承受跌落的负载面积：承受跌落的负载面积：m603.82.85(cm)80mHTCG2510 9.8 80490 cm1.6 10mmWGA（）即本例所求的衬垫尺寸即本例所求的衬垫尺寸At=4902.85(cm3) 第三节第三节 缓冲包装衬垫设计缓冲包装衬垫设计 例例6-2 一质量为一质量为9Kg9Kg的产品，脆值为的产品，脆值为505

13、0，装入底面积为，装入底面积为750cm750cm2 2的箱内，设定的跌落高度为的箱内，设定的跌落高度为60cm60cm，如果采用密度为，如果采用密度为0.075g/cm0.075g/cm3 3的石棉作衬垫，试检验该设计的合理性。的石棉作衬垫，试检验该设计的合理性。解解: :整理已知条件，整理已知条件，W W= 9Kg, = 9Kg, G G=50g , =50g , H H=60cm=60cm 由图由图4-354-35缓冲系数曲线知，最小缓冲系数缓冲系数曲线知，最小缓冲系数C C=5.7=5.7，对应的应力值为对应的应力值为 m m =0.17 =0.17l0l05 5PaPa， 故有故有2

14、m59 9.8 502594 cm0.17 10mWGA（）第三节第三节 缓冲包装衬垫设计缓冲包装衬垫设计 显然，此面积大于容器底面积，无法装入容器箱，说明本设计显然，此面积大于容器底面积，无法装入容器箱，说明本设计选料不当。若选用密度大一倍的聚氨酯泡沫，则它的最小缓冲选料不当。若选用密度大一倍的聚氨酯泡沫，则它的最小缓冲系数为系数为C=3.3C=3.3，对应的最大应力值为，对应的最大应力值为 m =0.7m =0.7l0l05 5PaPa，此时的，此时的承载面积为承载面积为: : 259 9.8 50630 cm0.7 10mWGA（）衬垫厚度为衬垫厚度为: : 603.33.96(cm)5

15、0HTCG校核：校核：22min(1.33 )1.33 3.9627.74AT（）所以，缓冲垫的尺寸为所以，缓冲垫的尺寸为A=630cmA=630cm2 2；T=3.96cmT=3.96cm。 第三节第三节 缓冲包装衬垫设计缓冲包装衬垫设计 例例6-36-3某产品质量为某产品质量为15Kg,15Kg,脆值脆值G Gm m=60,=60,包装箱底面积为包装箱底面积为404040cm40cm2 2, ,设设计的跌落高度计的跌落高度H H=80cm,=80cm,欲以图欲以图4-354-35所示的密度为所示的密度为0.031g/cm0.031g/cm3 3的聚氯的聚氯乙烯泡沫作全面缓冲乙烯泡沫作全面缓

16、冲, ,试求该衬垫厚度。试求该衬垫厚度。(2)缓冲面积已给定缓冲面积已给定,在缓冲面积有特殊要求的情况下，可以按下列在缓冲面积有特殊要求的情况下，可以按下列过程进行包装设计：过程进行包装设计：mmWGAmCmmCHTG求出最大允许应力求出最大允许应力由由曲线查得曲线查得由缓冲材料厚度由缓冲材料厚度求出厚度。求出厚度。对应的对应的C；第三节第三节 缓冲包装衬垫设计缓冲包装衬垫设计 如果规定用缓冲材料是图如果规定用缓冲材料是图4-354-35中的曲线中的曲线1010，则在横轴上取，则在横轴上取 m m =0.55=0.55l05Pal05Pa的点，并向上作垂线与曲线的点，并向上作垂线与曲线1010

17、相交，该交点的纵坐标相交，该交点的纵坐标C C=9=9就是所要求的缓冲系数，故衬垫的厚度为：就是所要求的缓冲系数，故衬垫的厚度为：809.012(cm)60HTCG515 9.8 60551250.55 10 Pa0.16mWGA（Pa）解：作全面缓冲时，衬垫面积等于产品面积，即解：作全面缓冲时，衬垫面积等于产品面积，即A A=1600cm=1600cm2 2。 衬垫最大应力为：衬垫最大应力为： 第三节第三节 缓冲包装衬垫设计缓冲包装衬垫设计 在在 曲线图中，根据所求得的曲线图中，根据所求得的C C值作一水平直线，这时可值作一水平直线，这时可能出现两种情况：（能出现两种情况：（a a）水平线与

18、曲线无交点，说明这种缓冲垫）水平线与曲线无交点，说明这种缓冲垫厚度厚度T T不合要求，可以更换或用多层缓冲垫以增加厚度；（不合要求，可以更换或用多层缓冲垫以增加厚度；（b b）水）水平线与平线与(3)(3)缓冲垫的厚度已给定缓冲垫的厚度已给定, ,则按下面过程进行缓冲包装设计：则按下面过程进行缓冲包装设计：由式（由式（6-36-3）求出缓冲系数）求出缓冲系数GTCHmCmC12、m122mmmWGA在在之间的取值都可以，一般取之间的取值都可以，一般取求出缓冲面积求出缓冲面积曲线有两个交点曲线有两个交点 和和 ，以减少缓冲面积节省材料以减少缓冲面积节省材料第三节第三节 缓冲包装衬垫设计缓冲包装衬

19、垫设计 例例6-4 6-4 被包装物质量被包装物质量W W=25Kg=25Kg，易损度，易损度GmGm=40=40，跌落高度跌落高度H H=70cm=70cm，现有，现有缓冲材料的缓冲材料的 mC曲线如图曲线如图6-26-2所示，材所示，材料厚料厚T T=4cm=4cm，要求衬垫，要求衬垫面积小于面积小于6000cm6000cm2 2，应，应如何进行缓冲包装设计？如何进行缓冲包装设计？图图6-2 6-2 缓冲材料缓冲材料 mC曲线曲线第三节第三节 缓冲包装衬垫设计缓冲包装衬垫设计解：这个题型是对缓冲面积有特殊要求的。先考虑用一解：这个题型是对缓冲面积有特殊要求的。先考虑用一层缓冲垫，则层缓冲垫

20、，则 4 402.370mTGCH求出缓冲系数求出缓冲系数 22 4 404.5770mTGCH 在图在图6-26-2中作中作C C=4.57=4.57水平线，与曲线交于两点，取水平线，与曲线交于两点，取 50.12 10Pam（）第三节第三节 缓冲包装衬垫设计缓冲包装衬垫设计求出缓冲面积求出缓冲面积 2240 258333cm6000cm0.12mmG WA表明使用二层缓冲衬垫时，缓冲面积至少要求有表明使用二层缓冲衬垫时，缓冲面积至少要求有8333cm8333cm2 2 ，超过允许值，不符合要求。超过允许值，不符合要求。需用三层衬垫：需用三层衬垫： 求出缓冲系数求出缓冲系数 33 4 406

21、.970mTGCH 第三节第三节 缓冲包装衬垫设计缓冲包装衬垫设计在图在图6-26-2中作中作C C=6.9=6.9水平线，与曲线交于两点，取水平线，与曲线交于两点，取 50.28 10Pam（）求出缓冲面积求出缓冲面积 2240 253571cm6000cm0.28mmG WA可见，这时的缓冲面积比允许值小，使用三层缓冲衬可见，这时的缓冲面积比允许值小，使用三层缓冲衬垫可满足缓冲包装要求。垫可满足缓冲包装要求。第三节第三节 缓冲包装衬垫设计缓冲包装衬垫设计 这里讨论缓冲效果，是以缓冲系数这里讨论缓冲效果，是以缓冲系数C C为最小值作为指标的。对为最小值作为指标的。对于这类问题，在缓冲包装设计

22、之前，首先要知道缓冲包装材料的于这类问题，在缓冲包装设计之前，首先要知道缓冲包装材料的 已知已知 要求在几种缓冲材料中选出一种，使缓冲效要求在几种缓冲材料中选出一种，使缓冲效果最佳。果最佳。mWGH、mCmmmWGAmCHTG（1 1）缓冲面积可灵活选择）缓冲面积可灵活选择 具体的设计过程为：具体的设计过程为： 选择所有曲线中的最小值选择所有曲线中的最小值C C，查出对应的，查出对应的求出缓冲面积求出缓冲面积求出缓冲垫厚度求出缓冲垫厚度2. 选择缓冲包装材料选择缓冲包装材料 曲线。同样，在设计时也会碰到两种情况：缓冲面积可曲线。同样，在设计时也会碰到两种情况：缓冲面积可以灵活选择和有特殊要求。

23、以灵活选择和有特殊要求。确定对应的材料确定对应的材料第三节第三节 缓冲包装衬垫设计缓冲包装衬垫设计例例6-5 6-5 质量为质量为5kg5kg的一电的一电子产品，用图子产品，用图6-36-3所示的所示的第第2 2种缓冲材料做衬垫，种缓冲材料做衬垫，在运输过程中，产品能承在运输过程中，产品能承受的最大加速度为受的最大加速度为3030（g g），跌落高度为），跌落高度为50cm50cm，试设计缓冲包装材料的接试设计缓冲包装材料的接触面积和承压厚度。触面积和承压厚度。 图6-3 缓冲系数与最大静应力曲线 第三节第三节 缓冲包装衬垫设计缓冲包装衬垫设计解：整理已知条件解：整理已知条件:W=5kg:W=

24、5kg，G Gm m=30=30，H=50cmH=50cm，指定缓冲，指定缓冲材料，查图材料，查图6-36-3得：最大应力得：最大应力 m=7.0kPa=7.0kPa时，缓冲系数时，缓冲系数最小最小C=4.2C=4.2。则缓冲面积和衬垫厚度：。则缓冲面积和衬垫厚度： 2235 9.8 300.21(m )2100(cm )7.0 10mmWGA504.27(cm)30mCHTG第三节第三节 缓冲包装衬垫设计缓冲包装衬垫设计在在 图中，经过这个求出的最大允许应力图中，经过这个求出的最大允许应力mmWGAmCmmCHTG求出最大允许应力求出最大允许应力根据确定的根据确定的C C，求缓冲垫的厚度，求

25、缓冲垫的厚度（2 2）缓冲面积已给定）缓冲面积已给定 值，作垂直线，查出最低交点值，作垂直线，查出最低交点C；设计过程为：设计过程为：第三节第三节 缓冲包装衬垫设计缓冲包装衬垫设计例例6-66-6 产品质量产品质量15kg15kg，易损度，易损度3030（g g），产品面积为），产品面积为2000cm2000cm2 2，跌落高度，跌落高度85cm85cm，拟采用全面缓冲包装，在图，拟采用全面缓冲包装，在图6-36-3中的五种缓冲材料中选用一种，并求出所需厚度。中的五种缓冲材料中选用一种，并求出所需厚度。解：这属于缓冲面积已给定的情况解：这属于缓冲面积已给定的情况求出最大允许应力求出最大允许应力

26、415 9.8 3022050(Pa)22.05(kPa)2000 10mmWGA第三节第三节 缓冲包装衬垫设计缓冲包装衬垫设计在在 mC图中，经过这个求出的最大允许应力图中，经过这个求出的最大允许应力 22.05(kPa)m值，作垂直线，查出最低交点值，作垂直线，查出最低交点C C=5.4=5.4；确定使用材料；确定使用材料4 4；根据确定的根据确定的C C，求缓冲垫的厚度，求缓冲垫的厚度 5.4 8515.3(cm)30mCHTG第三节第三节 缓冲包装衬垫设计缓冲包装衬垫设计mCmmPAmATCHW已知产品的重量已知产品的重量W W，跌落高度，跌落高度H H，易损度，易损度G Gm m，缓

27、冲材料的，缓冲材料的曲线，缓冲面积曲线，缓冲面积A A及缓冲材料厚度及缓冲材料厚度T T，欲求最大冲击力，欲求最大冲击力P Pm m和最大加和最大加速度速度G Gmaxmax，并校核缓冲包装是否符合要求。，并校核缓冲包装是否符合要求。一般来说，包装产品所受到的最大冲击力可以表示为：一般来说，包装产品所受到的最大冲击力可以表示为：又根据缓冲材料跌落过程中能量守恒定律，则：又根据缓冲材料跌落过程中能量守恒定律，则： 3最大冲击力最大冲击力Pm和最大加速度和最大加速度Gmaxmax mCHAGGTW最大加速度为：最大加速度为：第三节第三节 缓冲包装衬垫设计缓冲包装衬垫设计例例6-76-7 被包装物质

28、量为被包装物质量为10kg10kg，易损度，易损度G G=30=30，跌落，跌落高度高度H H=80cm=80cm，采用全面缓，采用全面缓冲，且缓冲面积冲，且缓冲面积 缓冲材料的缓冲材料的 曲线如曲线如图图6-46-4所示，材料厚度所示，材料厚度T T=20cm=20cm。试求最大作用力。试求最大作用力和最大加速度和最大加速度 ，并校核，并校核缓冲包装设计。缓冲包装设计。22000cmAmCmPmG图6-4 缓冲材料 曲线 mC第三节第三节 缓冲包装衬垫设计缓冲包装衬垫设计在图在图6-46-4上作曲线上作曲线 ，与原曲线交于，与原曲线交于B B点，查出点，查出B B点的坐标值：点的坐标值：解：

29、由式（解：由式（6-56-5）得）得 mmmHWATC508 . 9108 . 0102 . 02 . 0550mC55.5,0.11 10 (Pa)mC则得则得 50.11 100.22200(N)mmPAmax22002210 9.8mmPGGW所以该缓冲包装符合设计要求。所以该缓冲包装符合设计要求。B B点离曲线最小值点较点离曲线最小值点较近，表明缓冲效果好。近，表明缓冲效果好。 第三节第三节 缓冲包装衬垫设计缓冲包装衬垫设计二、最大加速度与静应力曲线的应用二、最大加速度与静应力曲线的应用主要问题有三类：（主要问题有三类：（1 1）缓冲面积已定，要求选取衬垫的厚度；）缓冲面积已定，要求选

30、取衬垫的厚度； （2 2）优化缓冲包装材料用料；）优化缓冲包装材料用料； （3 3）求解产品跌落冲击时的最大加速度。）求解产品跌落冲击时的最大加速度。 maxsGstWAmaxsGs已知产品质量已知产品质量W W、脆值、脆值G Gm m、跌落高度、跌落高度H H及缓冲材料的及缓冲材料的（1 1）计算静应力：）计算静应力：（2 2）从相应跌落高度）从相应跌落高度H H下的某材料下的某材料曲线图中曲线图中查取查取（3 3）找出相应的曲线；）找出相应的曲线；（4 4）选定合适的衬垫厚度。）选定合适的衬垫厚度。1.1.设计衬垫厚度设计衬垫厚度曲线，对全面缓冲而言，由于缓冲面积已经确定，只需求出厚度曲线

31、，对全面缓冲而言，由于缓冲面积已经确定，只需求出厚度T T。具体具体设计步骤为：设计步骤为： 与指定产品与指定产品Gmax的交点；的交点；第三节第三节 缓冲包装衬垫设计缓冲包装衬垫设计 例例6-86-8 一质量为一质量为15.5kg15.5kg，脆值为脆值为5555的产品，拟用全的产品，拟用全面缓冲包装，装入底面积面缓冲包装，装入底面积为为252525cm25cm2 2的包装箱内，的包装箱内，设计跌落高度取设计跌落高度取60cm60cm，采，采用的聚苯乙烯缓冲材料，用的聚苯乙烯缓冲材料，图图6-56-5是是H H=60cm=60cm时时 曲线曲线，要求选定合适的衬，要求选定合适的衬垫厚度。垫厚

32、度。 msG图6-5 聚苯乙烯的最大加速度-静应力曲线 第三节第三节 缓冲包装衬垫设计缓冲包装衬垫设计解：计算静应力：解：计算静应力：5415.5 9.80.0243 10 (Pa)2.43(kPa)25 25 10sWA从从图图6-56-5中中查取查取 与与Gm=55Gm=55的交点的交点B B；本例中；本例中B B点正好落在点正好落在T T=5cm=5cm的曲线上，则求选定缓冲衬垫的合适的曲线上，则求选定缓冲衬垫的合适厚度厚度T T=5cm=5cm。 2.43skPa第三节第三节 缓冲包装衬垫设计缓冲包装衬垫设计2. 2. 优化缓冲包装材料用料优化缓冲包装材料用料maxstGsssWA（1

33、 1）以）以G Gmaxmax值在值在（2 2）找出水平线与每根曲线的交点，得一）找出水平线与每根曲线的交点，得一T T值对应有两个值对应有两个（3 3）取）取中较大者计算承压面积中较大者计算承压面积（4 4）计算缓冲材料体积）计算缓冲材料体积V=ATV=AT；（5 5）对与）对与GmGm对应水平线相交的每根曲线重复（对应水平线相交的每根曲线重复（3 3）、（）、（4 4）计算）计算出一组出一组V V；（6 6）选其中最小的）选其中最小的V V值，再按衬垫组合完成局部缓冲设计。值，再按衬垫组合完成局部缓冲设计。 图中画一水平线；图中画一水平线；第三节第三节 缓冲包装衬垫设计缓冲包装衬垫设计 例

34、例6-96-9 某产品质量某产品质量M M=10kg=10kg，脆值，脆值G G=73=73，底，底面积为面积为353535cm35cm2 2，包装，包装件的设计跌落高度件的设计跌落高度H H=90cm=90cm，选用的缓冲材，选用的缓冲材料的料的 如图如图6-66-6所所示。试问该产品更适用示。试问该产品更适用于全面缓冲还是作局部于全面缓冲还是作局部缓冲？缓冲？msG图6-6 曲线的使用方法 stmG第三节第三节 缓冲包装衬垫设计缓冲包装衬垫设计在图在图6-66-6上，作直线上，作直线 和直线和直线 ，它们，它们的交点的交点F F落在给定曲线族之外。这表示，即使厚度落在给定曲线族之外。这表示

35、，即使厚度T T=12.5cm=12.5cm，也不能保证产品的安全。若坚持作全面缓冲，也不能保证产品的安全。若坚持作全面缓冲设计，则衬垫厚度还要大大增加，经济上是不合理的。设计，则衬垫厚度还要大大增加，经济上是不合理的。解：对产品作全面缓冲时，衬垫静压力为解：对产品作全面缓冲时，衬垫静压力为 410 9.8800(Pa)0.8(kPa)35 35 10sMgA73mG 0.8kPast第三节第三节 缓冲包装衬垫设计缓冲包装衬垫设计若采用局部缓冲，可按本节介绍的若采用局部缓冲，可按本节介绍的(1)-(6)(1)-(6)步骤计算。步骤计算。本例中本例中T T=5cm=5cm，它的，它的 曲线最低点

36、曲线最低点 的纵坐标恰的纵坐标恰好等于该产品的脆值，此时的静应力好等于该产品的脆值，此时的静应力 ，故衬垫面积可取为，故衬垫面积可取为 mstGF22.5KPa0.25N/cms210 9.8392(cm )0.25stmgA采用四个等面积支承垫，则每个垫的面积为采用四个等面积支承垫，则每个垫的面积为 2min39298(cm )44AA第三节第三节 缓冲包装衬垫设计缓冲包装衬垫设计最后作衬垫的稳定性校核：最后作衬垫的稳定性校核： 22min(1.33 )44(cm )AT以上计算表明，局部缓冲可大大减小衬垫的厚度和面积，以上计算表明，局部缓冲可大大减小衬垫的厚度和面积，所以，对于这个产品和指

37、定材料，局部缓冲方案明显优所以，对于这个产品和指定材料，局部缓冲方案明显优于全面缓冲。于全面缓冲。 第三节第三节 缓冲包装衬垫设计缓冲包装衬垫设计点静应力小，所需衬垫面积大；点点静应力小，所需衬垫面积大；点 静应力大，衬垫面积小。静应力大，衬垫面积小。为节省材料而选用为节省材料而选用例例6-106-10 产品质量产品质量 ，脆值，脆值 包装件的跌落高度包装件的跌落高度25kgm 55mG 90cmH 采用图采用图6-66-6所示材料作局部缓冲，试求衬垫的厚度与面积。所示材料作局部缓冲，试求衬垫的厚度与面积。55mG1B2B1B2B2B解：图解：图6-66-6中中 水平直线与水平直线与T T=7

38、.5cm=7.5cm的曲线交于的曲线交于 、点，此时静应力为点，此时静应力为26.2(kPa)0.62(N/cm )st225 9.8395(cm )0.62stWA2min39599(cm )44AA22min(1.33 )99(cm )AT计算衬垫面积计算衬垫面积采用四个面积相等的脚垫，则每个脚垫的面积为采用四个面积相等的脚垫，则每个脚垫的面积为衬垫的稳定性校核：衬垫的稳定性校核：第三节第三节 缓冲包装衬垫设计缓冲包装衬垫设计解：在图解：在图6-66-6上作水平直线上作水平直线 ，邻近曲线有两条，一条，邻近曲线有两条，一条T T=5cm=5cm，一条，一条T T=7.5cm=7.5cm，T

39、 T=5cm=5cm的曲线在的曲线在 之上，若取之上，若取T=5cm，则必有则必有GmG，不安全。，不安全。T=7.5cm的曲线最低点离的曲线最低点离例例6-116-11 产品质量产品质量m m=25kg=25kg，脆值，脆值G Gm m=65=65，包装件的设计跌落高度，包装件的设计跌落高度H H=90cm=90cm，采用图，采用图6-66-6所示材料作局部缓冲，试求衬垫的厚度与面积。所示材料作局部缓冲，试求衬垫的厚度与面积。65mG 65mG mG 太远，若取太远，若取T T=7.5=7.5，则衬垫太厚，太不经济。因此设想有，则衬垫太厚，太不经济。因此设想有一条未知曲线，如图中虚线，其最低

40、点的一条未知曲线，如图中虚线，其最低点的计算所求的衬垫面积与厚度。计算所求的衬垫面积与厚度。65mG 恰好等于恰好等于65，（1 1）按）按T=5cmT=5cm曲线最低点计算曲线最低点计算 根据根据T=5cmT=5cm曲线最低点的曲线最低点的mG与与T T的乘积为常量，即的乘积为常量，即第三节第三节 缓冲包装衬垫设计缓冲包装衬垫设计()73 5365(cm)mG T最低点65mG 65()365(cm)mTG T最低点3655.62(cm)65T 未知曲线最低点未知曲线最低点，T T待定，且待定，且故所求衬垫厚度为故所求衬垫厚度为mGss()73 2.5183(kPa)mG最低点65mG s2

41、1832.82(kPa)0.282(N/cm )65s根据根据T=5cmT=5cm曲线最低点的曲线最低点的与与的乘积为常量，即的乘积为常量，即未知曲线最低点未知曲线最低点，则故待定的衬垫静应力，则故待定的衬垫静应力为：为：第三节第三节 缓冲包装衬垫设计缓冲包装衬垫设计因此衬垫面积为因此衬垫面积为225 9.8869(cm )0.282sWA（2 2）按）按T T=7.5cm=7.5cm曲线最低点计算曲线最低点计算 同理：同理：T T=7.5cm=7.5cm，衬垫面积为，衬垫面积为A A=881=881（cmcm2 2）由此可见，按上下两条邻近曲线求得衬垫面积与厚度非常接近，由此可见，按上下两条邻近曲线求得衬垫面积与厚度非常接近，说明这种计算方法是合理的。说明这种计算方法是合理的。第三节第三节 缓冲包装衬垫设计缓冲包装衬垫设计例例6-126-12 m=20kg m=20kg的某产品采用的某产品采用 曲线如图曲线如图6-56-5所示的缓冲材所示的缓冲材料，衬垫面积料，衬垫面积 ，厚度厚度T=4.5cm，包装件的跌落高度，包装件的跌落高度H=60cm，试求产品跌落冲击时的最大加速度。，试求产品跌落冲击时的最大加速度。 对于已经完成缓冲设计的包装件，