三机械冲击理论解析

加速度
时间
0.01秒内，从静止匀加速到19.6米/秒的速度，即以200g的加速度运动； 他的体重就会增加200倍， 产品：20毫秒，加速度达到150g（44.1cm）
面积=速度变化
描述机械冲击的参数
冲量定理
例题1：设一产品质量50kg，从1.5m高自由 落下，受地面冲击速度减到0所经历时间为 1=0.01 s，若是跌落在聚苯乙烯泡沫垫上， 冲击时间2=0.4 s
（1）这两种情况下产品受到的平均冲击力； （2）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
恢复系数
恢复系数
冲击过程分为两个阶段：变形阶段、 恢复阶段；
恢复系数k： （1）弹性冲击：0< k < 1； （2）完全弹性冲击： k =1； （3）非弹性冲击： k =0；
速度增量、冲击参数
机械冲击理论
假设
略去外箱质量，并假设它没有弹簧的作用； 缓冲衬垫没有质量和阻尼，不产生永久变形； 产品包装系统碰撞在完全刚性的地板上； M1«M2； 研究冲击时，可把要害零件暂时忽略不计。
准备知识——产品脆值
1.0 破损定义和分类
破损是指产品物理的或功能的损伤。 丧失了合格品质量指标之一的就叫破损。 根据破损的性质和程度的不同破损可分为：
冲击放大与要害零件
冲击放大与要害零件
N为整数，f2为等值冲击频率，f1为要害零件的自然频率
结论
（1）f1/f2<1, f1 <f2,或1/2T1> 1/2T2=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 大放大系数正好在冲击完了之后出现：
Am= Am（t > ） （2）f1/f2 > 1, f1 > f2,或1/2T1 < 1/2T2=即如果
机械冲击理论
主要内容
冲击的特点； 冲量定理； 恢复系数； 速度增量、冲击系数； 冲击过程的动能损失； 冲击放大系数与易损关键部件； 水平冲击。
引起机械冲击的原因
野蛮装卸 运输条件
机械冲击
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 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 间内迅速减少。
度与g的比值Gc作为脆值的定义。
1.2 G值分类
G值一般可分为： 极限G值：产品不发生物理损伤或功能失
效的能力极限(Gc表示)； 许用G值：根据产品的极限G值，考虑了产
品的价值、强度、重要程度等因素，除以 一个大于1的安全系统之后确定的产品允许 使用的G值(用[G]表示)。
1.3 许用脆值
dm=2h/Gm K2=(W2Gm2)/(2h)
结论
Gm与跌落高度、缓冲垫的弹性和产品的重量
有关；
弹簧或缓冲垫的刚性越大， Gm的数值越大； 跌落高度越高， Gm的数值越大； 产品越重，只要弹簧或缓冲垫有效，则Gm的
数值越小。
冲击持续时间
•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1～ 50ms之间； •冲击时间与跌落高度无关。
例题
例题2：求缓冲垫的dm与k2
用缓冲衬垫可把在3.35m高度跌落的重 39.17N的产品的最大加速度限制在62g。
dm=2h/Gm K2=(W2Gm2)/(2h)
例题
例题3：一个重45.36N，尺寸为 25.425.425.4cm的产品，能承受达 到50g的冲击而不损坏。该产品的六个 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1.52，求所需 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50%。
（1）失效。又叫严重破损，指产品已经丧失使 用功能而且不可逆转，即不可恢复； （2）失灵。又叫轻微破损，指产品功能虽已丧 失，但可以恢复； （3）商品性破损。主要指不影响产品使用功能 而仅在外观上造成的破损。随可使用，但也降 低商品的价值。
1.1 产品脆值定义
含义：产品经受振动和冲击时用以表示 其强度的定量指标。又称为产品的易损 度。
中的产品牢固的固定在火车车厢上的地板上。将该车 厢连接到每小时16km列车的其他车厢上。如果缓冲 材料的有效长度为总长度的40%，为了防止产品同外 箱“接触到底”，所需缓冲垫的最小厚度是多少？产
品上的Gm是多少？
恢复系数的测定
测定方法 将待测恢复系数的材料制成小球和质量很大的
平板，让后将平板水平的固定，把小球从离平
板高度为h1处自由落下，与水平固定平板冲击 后回弹，记下回弹所能达到的最大高度h2，于
是：
k=√h1/h2
速度增量、冲击参数
冲击引起的破损与以下 三个因素有关: （1）加速度幅值； （2）冲击持续时间； （3）速度增量。
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：
Am= Am（0≤t ≤ ）
预测损坏、检验缓冲垫的效果
水平碰撞
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。
例题4：将一个重18.14N的产品包装在线性缓冲材料
中，缓冲材料的k=35kg/cm。将此包装在缓冲材料
根据产品的脆值，考虑到产品的价值、 强度偏差、重要程度等而规定的产品的
许用最大加速度，以[G]表示。
[G]= Gc/n
n>1(安全系数)
[G]< Gc
1.4 最大加速度
Gm取决于冲击速度、缓冲材料和产品重 量等；
Gc取决于产品； 缓冲包装中要求： Gm < [G]= Gc/n
总之： G= a/g， Gm= am/g [G]= [am]/g= Gc/n， Gc= ac/g
此值表示产品对外力的承受能力，一般
用重力加速度的倍数G来表示；
wk.baidu.com
1.1 产品脆值
由牛顿第二定律可知，产品受冲击时产生的 加速度正比于它所受到的冲击力。
因此，可以用产品所能承受的最大加速度来 代替产品所能承受的最大冲击力，以产品所
承受的最大加速度与g的比值Gc来代替最大
加速度。 目前国内外都一致以产品破损前的临界加速