灯泡包装的改善设计

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盒体同样也略大于节能灯的长宽高,由于标准型节能灯的灯管较长,极易碎,所以标准型的节能灯在灯管部位使用了环形的纸套套住灯管,并且在纸套棱边处用模切的方式切出了几块缓冲片,从而增大内部的缓冲。而螺旋型节能灯因为灯管比较短,则是用顶盖纸片来卡住灯管的方式来固定产品。从而达到对产品的保护。

包装结构的改良与分析

要将包装结构改良达到更好地保护商品的目的,就得分析产品的运动方式。一般情况下,日常灯泡的掉落过程能简化成自由落体和平抛运动。因为平抛运动为竖直运动与水平运动的合成,水平方向的速度相对于竖直方向的速度小很多,可以忽略不计,所以运动方式可简化为竖直运动。物体自由落体着地瞬间,要减小地面对物体的撞击,可减小落地瞬间的速度;或减小地面对物体的作用力;也可增大地面对物体作用力的作用面积。由于物体落地瞬间的运动方式为非线性运动方式,运动方式比较复杂,所以用增大地面对物体作用力的作用面积方式来减小地面对物体的撞击方法可以基本排除,因此只剩下两种方式:①减小落地瞬间的速度;②减小地面对物体的作用力。根据加速运动公式,相同两个物体从同一高度下落,落地瞬间速度都相同,要使落地瞬间速度减小,只能减小加速度。

物体在下落过程中,受到的反向作用力只有空气阻力。物体运动速度、接触面积、空气密度等都能影响空气阻力的大小。增加空气阻力的作用效果是为了减小物体竖直下落运动的加速度,由于减小物体运动速度和改变空气密度都不易实现,只能加大阻力的受力面积。假设物体下落为竖直直线下落,那么原包装受到空气阻力的部位只有盒体底部。如何增加空气阻力作用的面积?只有两个办法:①将盒体四侧往外扩展;②将盒体四侧往内收缩。如果使用方法①,将盒体四侧往外扩展,那么在盒体一次成型时不易实现。而使用方法②,正好盒体内部产品并非完全填充满盒体内部,四侧都留有空间,可以利用该空间,将盒体四侧往内收缩。通过实验发现,将棱边切割折叠能将盒体四侧的某部分往内收缩,从而实现了增加空气阻力的作用面积。根据动量守恒定律公式FT=MV,可得F=MV/T,相同两个物体从同一高度下落,落地瞬间速度都相同,要使地面对物体的作用力减小,只能增加该力的作用时间。要增加力的作用时间,最易实现的方式就是加大物体的形变量。将包装盒体做落体实验,发现盒体最易受损部位为顶部或底部的4个棱角和侧面的棱边。只要分散棱边的受力情况,那么每个易损坏部位的形变量就会变大。因此,同样能采用棱边切割的方式来改变整条棱边的受力情况,使撞击形变量增大,从而减小地面对物体的作用力。

包装结构的力学测试

将上述改良方案结合分析,当地面对易损坏部位撞击,外折棱边或棱角发生形变,往内收缩,同时,内折棱边同样也发生形变,往外扩张,虽然在静态的时候,灯泡下侧的受力面积只有很小的几个点,但一旦发生形变,则该受力点会向外扩张,从而起到缓冲的效果。而结构的固定,增加内折面的宽度到刚好能将灯泡底部卡住,这样,能达到对灯泡的结构固定。这样既做到了对包装内产品的结构固定又做到了包装的结构缓冲,使得包装内部的灯泡受到了更好的保护,在抗震和抗摔方面均有明显的提高。

作者：伍稷偲单位：四川大学艺术学院