基于有限元分析的空调内机运输包装设计

发布时间：2020-07-17 19:19

【摘要】：电商行业快速发展快递数量激增,为了降低产品破损率采用过度包装,导致大量包裹垃圾给环境带来负担。其中家电价格昂贵易破损,每年由于包装不当造成严重经济损失。因此,本文以家电类产品空调为研究对象,以发泡聚乙烯EPE为缓冲材料,完成运输包装设计,并通过有限元软件进行仿真分析及优化。首先根据产品的流通环境和产品易损性分析,确定空调内机脆值、等效跌落高度、易损部件破损形式;然后结合产品特点按照缓冲包装五步法,进行缓冲包装尺寸结构设计和校核;最后根据缓冲包装外廓尺寸,设计出配套瓦楞纸箱并进行堆码强度校核,完成空调内机运输包装设计。在Solidworks软件中进行产品建模,导入到Workbench中进行材料属性定义、接触类型设定、网格划分等前处理,最终在静力分析模块和显式动力分析模块下得到缓冲包装堆码和跌落情况下的变形、应力、应变云图和加速度曲线。堆码数据结果:空调最大变形Ⅱ面置地、衬垫最大变形Ⅰ面置地、衬垫最大应力Ⅱ面置地、空调最大应力Ⅲ面置地、垂直堆码力学性能优于水平堆码。跌落数据结果:最大加速度数值面跌落最大、角跌落最小。空调最大应力数值棱跌落最大、角跌落最小。仿真结果表明,衬垫和空调强度均在合理范围内,证明设计的缓冲衬垫符合校核。在保证缓冲效果基础上减小衬垫体积,对衬垫进行局部挖空的结构改进。通过多目标驱动优化,在一定约束条件下确定挖空尺寸参数最优组合。对结构优化和参数优化后的衬垫,重新进行建模进行仿真分析。通过对比优化前后数据:结构优化对比未优化,衬垫体积缩小应力降低,衬垫整体变形增加;尺寸优化对比结构优化,衬垫体积缩小应力降低的基础上,衬垫变形也降低了。说明优化衬垫更符合轻量化原则,缓冲包装通过自身形变来吸收外界传递到空调的能量,更好保护内容物,满足缓冲校核。本文研究为其他电器产品的运输包装轻量化设计提供参考。
【学位授予单位】：哈尔滨商业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TB482;TM925.12
【图文】：

频率谱,公路运输,铁路运输

ｆＪＨ；逦ｆ＊＿逡逑图２－１公路运输频率谱逦图２－２铁路运输频率谱逡逑产品主要运输工具为火车和货车，所以参照公路运输频率谱和铁路运输频率谱，加逡逑速度发生峰值的为１０Ｈｚ，设计包装时要避开这个频率即可。逡逑

曲线,铁路运输,频率谱,包装件

逦哈尔滨商业大学硕士学位论文逦逡逑本次运输环境以铁路运输和陆路运输为主，产品净重为１０．５ｋｇ，根据经验包装后包逡逑装件重量约为１２－１３ｋｇ，查表２－１可得，跌落高度约为７５ｃｍ。逡逑（２）运输振动逡逑转化为相应数据参数的设计，振动流通环境就是根据流通环境的加速度峰值频率曲逡逑线或加速度均方值谱密度曲线，设计避开包装件固有频率。目的是减弱包装件对运输环逡逑境振动的响应，即包装件的固有频率应避开对应加速度峰值频率曲线中加速度剧烈变化逡逑时所对应的频率。逡逑

空调,产品损坏,破损形式,储存过程

图２－３空调内部结构逡逑包装件在运输储存过程中，破损形式多样，从力学角度进行划分产品损坏主载荷破损、疲劳变形破损、塑性变形破损、表面摩擦破损。缓冲衬垫损坏主破损、整体结构姆塌。逡逑通过市场调研发现流通中空调破损主要来源于外壳的塑性变形和脆性断裂损空调外壳设为产品的易损部件。空调外壳属于薄壁壳体结构，实际测量得到３ｍｍ，重量为３．１１ｋｇ。空调内部部件组成复杂，形状尺寸力学性能各异，损的关键部件，将内部重量集中的蒸发器等效成质量块，将空调看成一个的整体进行分析。逡逑本章小结逡逑本章在分析了流通环境后，确定了空调运输包装跌落高度为７５ｃｍ，采用类品脆值为８０ｇ。通过市场调研和查阅资料，详细评估了空调各部分结构及材

【参考文献】