284缓冲结构设计

的C值和相应的σm值；
用
h
HC
G
和
GW
A m
分别求出缓冲面积A和缓冲材料厚度h；
用经验公式 Amin 1.33h2 进行校核
三、缓冲材料的选择与衬垫用量设计
●利用动态Gm—σst曲线
例：某产品重量为150N，脆值为55g，允许的跌落高度为60cm， 产品为边长为25cm的正方体。拟采用下图所示缓冲材料，试求 衬垫应有的厚度。
G Gc 50 42g
n 1.2
• 产品的脆值为 50g，许用脆值为 42g。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ、缓冲材料的选择与衬垫用量设计
• 缓冲材料的面积与厚度的计算 ①设计的基本参数 产品的重量、尺寸、脆值、等效跌落高度以及所选择的
缓冲材料的缓冲特性曲线。 ②计算公式 设计缓冲包装时，要求衬垫既安全又经济，因此令产
也不因过度包装而造成浪费。
• 方便性 包装要方便，使用要方便，缓冲材料的处理也应
方便。
二、缓冲包装的形式
• 全面缓冲包装法 是指包装容器内所剩的空间全部用缓冲材料填充。
• 局部缓冲包装法 是对产品的拐角、棱及侧面进行衬垫缓冲的方法。
• 悬浮缓冲包装法 是用弹簧把产品悬吊在包装容器内。
缓冲结构设计
●在得到缓冲衬垫的面积和厚度尺寸后，对于局部 缓冲，还应按经验公式校核衬垫的稳定性
Amin 1.33h2
问题：如果[G]、H、W三个参数已知，将材料的缓冲性能 曲线作为一个公式，再加上缓冲面积与厚度计算公式，涉 及到用三个公式确定四个参数：A、h、C、σm。
怎么办？
三、缓冲材料的选择与衬垫用量设计
A GmW GW
m
m
从以上两式可知，对缓冲材料面积和厚度的计算又转 换为对[G]、C、σm 、H、W五个参数的确定。
三、缓冲材料的选择与衬垫用量设计
因此，在已知缓冲材料的静态C—σm曲线和动态 Gm—σst曲线中的任一条的情况下，再结合产品的重
量、脆值、等效跌落高度，就可以进行缓冲衬垫的计 算。
品损坏，因此，首先要确定产品共振的频率，进而研究环境振 动，求得共振时的最大响应加速度进行防振设计。
环境的振动可以通过路谱测试进行研究，比如saver系统。
公路振动情况表
铁路振动情况表
二、分析产品特性，确定产品脆值
• 测量产品的尺寸、体积、重量、重心位置，分析产品 形状，找出最薄弱的结构或部位。 • 确定产品的脆值，分析产品的易损件，优化产品结构。
▲采用全面缓冲方式，有A = 2000cm2，则
m
GW
A
104
100
30 2000
104
0.15 105
Pa
查表知，当m 0.15105 Pa时，材料⑦（密度为0.012的泡沫橡
胶）有最小缓冲系数，且C = 3.7
故
h HC 3.7 60 7.4(cm)
[G]
30
▲采用局部缓冲方式
静态C—σm曲线中作水平切线，可求出各种缓冲材料的最小
第一步：通过流通环境分析得到等效跌落高度H、道 路运输振动频率f和激振加速度Gj等参数。
第二步：通过产品特性分析得到产品许用脆值[G]及
产品的尺寸、重量、体积等参数。 第三步：选择缓冲材料后就可以进行缓冲结构的设
计。
• 许用脆值 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，用[G]表示。 一般在设计时的安全系数为 n ＞1
③设计方法
●利用静态C—σm曲线
例：把一重力为100N，脆值为30的产品装入箱内，用衬垫将 它与包装箱隔开，包装箱内部每面面积为2000cm2，设定等效 跌落高度为60cm，试选择适当的缓冲材料，并计算其尺寸
三、缓冲材料的选择与衬垫用量设计
解：已知W = 100N，G = 30g，H = 60cm
一、确定流通环境的动力学指标
主要是指冲击和振动环境。 由于冲击环境远比振动环境强烈，在进行缓冲包装设计时先 按冲击环境计算缓冲衬垫的面积和厚度，再按振动环境效核。 • 冲击
确定、设计跌落高度是关系到缓冲包装经济效益的至关重 要的一步。
一、确定流通环境的动力学指标
一、确定流通环境的动力学指标
• 振动 一般来说，当外部环境使产品发生共振时，才有可能使产
品最大冲击响应加速度Gm等于产品的许用脆值[G]，因此
Gm G
➢ 缓冲面积的计算：
产品重力为W，缓冲面积为A，则产品跌落冲击时受到的
最大应力为：
m
GmW A
得出
A GmW GW
m
m
三、缓冲材料的选择与衬垫用量设计
➢ 缓冲厚度、面积的计算：
C
m
d
GmW A
Ah WH
Gmh H
0
h CH CH Gm [G]
因为
G Gc
n
产品不发生破损的条件是：Gm≤[G] • Gm——是实际最大响应加速度。 • Gc——是产品所能承受的临界加速度，它决定于产品自身 强度。
一、概念
• 许用脆值
• 例：产品在承受50g的冲击加速度时没有破损，但到52g时 出现破损，设安全系数 n =1.2，求产品脆值、许用脆值。 • 解：由题知 Gc = 50g
第四章 缓冲包装设计
第一节 缓冲包装设计的要求和形式 第二节 缓冲包装结构设计
第一节 缓冲包装设计要求和形式
一、缓冲包装设计的要求 二、缓冲包装的形式
一、缓冲包装设计的要求
• 保护性 应当提供冲击防护和振动防护，减少传递到产品
上的冲击、振动外力；保护产品的表面；防止产品之 间相互接触和碰撞。
• 经济性 提倡适当包装，既不因包装不足而造成产品破损，
三、缓冲材料的选择与衬垫用量设计
解：已知W = 150N，G = 55g，H = 60cm
▲采用全面缓冲方式，有A = 625 cm2，则
静应力为
st
W A
104
150 104 25 25
0.024105 Pa
根据等效跌落高度，在Gm—σst曲线上找出与σst相对应的G 值，查表可得出缓冲材料的厚度在h = 4和h = 5之间。用比例
缓冲结构设计就是根据流通环境及产品特性 （脆值、重量、几何形状等）选择合适的缓冲材 料，并计算缓冲垫的面积与厚度，同时还应根据 产品的特点设计缓冲垫的结构，应尽量选择环保 材料，降低包装的总体费用。
缓冲包装设计应遵循五步法（加上反馈再设计 环节称为六步法）。
第二节 缓冲包装结构设计
一、确定流通环境的动力学指标 二、分析产品特性，确定产品脆值 三、缓冲材料的选择与衬垫用量设计 四、设计并制造包装样品 五、对包装样品进行试验 六、收集反馈信息，改进包装设计