木质托盘设计理论方法及其CAD/CAE系统的研发

论文摘要

托盘是产品在储存和运输中最基本的集装单元,在商品流通中具有广泛的工程应用。木质托盘是指以木质或木质复合材料为基材的托盘,包括木托盘、胶合板托盘、竹木复合托盘、木塑复合托盘等。多年来,我国木质托盘产业存在设计理论方法不完善、质量检验不规范、基础技术参数较缺乏等诸多问题,常导致木质托盘设计不当,一方面大量托盘在流通过程中易损坏,直接导致产品保护包装功能的失效,产品破损;另一方面,部分生产商通过过量使用木材来提高托盘的安全性,造成木材资源的浪费。为此,研究木质托盘的力学性能及其影响因素,可为托盘的设计和生产应用提供理论基础,对合理的利用木材资源和保护环境具有重要的意义。针对目前我国木质托盘在设计和生产应用中出现的问题,以相关学科为理论基础,分析了流通过程中影响木质托盘力学性能的主要因素,建立了几种常用类型托盘的受力模型,并从理论上推导出了它们在均布载荷和集中载荷条件下的受力公式,为木质托盘的设计和分析提供了理论依据。通过对多家企业进行市场调研,对流通过程中的托盘进行跟踪调查,并对其使用情况和受损原因进行了分析。依据以上设计理论,从企业的设计过程、生产和加工工艺以及检测要求出发,论述了木质托盘的设计方法和设计流程,建立了几种常见类型托盘的设计公式和校核公式,能够有效地为设计者提供方便。依据以上研究成果,开发出了一个木质托盘CAD/CAE系统,该系统具有设计向导功能、常用类型的托盘的设计功能、托盘的可行性分析和经济性分析功能、托盘数据的查询功能以及各种数据和设计参数的管理功能,能够有效地减少企业的设计时间和降低企业的设计成本,为企业带来经济效应。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的目的和意义
• 1.2 研究背景及国内外的研究概况
• 1.2.1 研究背景
• 1.2.2 托盘的设计理论以及设计方法的研究概况
• 1.2.3 国内外相关软件的研究概况
• 1.3 课题研究目标和主要内容
• 1.3.1 研究目标
• 1.3.2 研究内容
• 1.3.3 研究方法
• 第二章 木质托盘概述
• 2.1 木质托盘的结构、类型及尺寸规格
• 2.1.1 木质托盘的结构
• 2.1.2 木质托盘的类型
• 2.1.3 木质托盘的尺寸规格
• 2.2 木质托盘的材料
• 2.2.1 木材
• 2.2.2 木质复合材料
• 2.2.3 木质和木质复合材料的含水率
• 2.2.4 材料的外观
• 2.3 木质托盘的选用原则
• 2.4 托盘包装的现状市场调研
• 2.4.1 世界各国托盘使用情况市场调研
• 2.4.2 我国托盘使用情况市场调研
• 2.5 托盘包装的发展趋势
• 2.5.1 托盘规格标准化
• 2.5.2 物流设施的标准化、机械化
• 2.5.3 托盘材质的功能化、环保化
• 2.5.4 托盘包装相关技术的成熟化
• 2.5.5 托盘生产的规模化、自动化
• 2.5.6 建立托盘共用系统
• 第三章 木质托盘的力学性能分析
• 3.1 木质托盘力学性能的影响因素
• 3.1.1 托盘的材料与结构形式
• 3.1.2 环境条件
• 3.1.3 支撑形式
• 3.1.4 载荷形式
• 3.2 木质托盘的静态力学性能分析
• 3.2.1 木质托盘的强度分析
• 3.2.2 木质托盘的挠度分析
• 3.3 木质托盘的动态力学性能分析
• 3.3.1 木质托盘在冲击作用下的力学性能分析
• 3.3.2 木质托盘在振动作用下的力学性能分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 木质托盘的设计和检测方法
• 4.1 木质托盘的设计流程
• 4.1.1 确定托盘的设计条件
• 4.1.2 选择材料
• 4.1.3 确定上、下铺板的覆盖率
• 4.1.4 设计纵梁（连接板、垫块）和铺板
• 4.1.5 校核
• 4.2 普通平托盘的设计
• 4.2.1 纵梁（连接板）的设计
• 4.2.2 铺板的设计
• 4.2.3 安全系数的取值
• 4.2.4 联结系数的取值
• 4.3 特殊托盘的设计
• 4.3.1 翼型托盘的设计
• 4.3.2 纵梁有开槽的托盘的设计
• 4.4 木质托盘的检测方法
• 4.4.1 木质托盘的预处理
• 4.4.2 静态试验
• 4.4.3 冲击试验
• 4.5 木质托盘的生产应用实例
• 第五章 木质托盘CAD/CAE 系统功能的实现
• 5.1 木质托盘CAD/CAE 系统功能设计
• 5.1.1 木质托盘 CAD/CAE 系统的功能
• 5.1.2 木质托盘 CAD/CAE 系统的技术研制路线
• 5.2 木质托盘CAD/CAE 系统模块设计
• 5.2.1 身份验证模块
• 5.2.2 信息确定模块
• 5.2.3 选择模块
• 5.2.4 参数采集模块
• 5.2.5 设计模块
• 5.2.6 分析模块
• 5.2.7 数据库模块
• 5.2.8 查询模块
• 5.2.9 管理模块
• 5.3 木质托盘CAD/CAE 系统运行实例
• 第六章 总结与展望
• 6.1 课题主要研究成果
• 6.2 未来工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者在攻读硕士学位期间发表的论文
• 附录
• 附录A 木材试验数据表
• 附录B 托盘组成元件尺寸
• 附录C 托盘试验数据