我国是世界上最大的禽蛋生产和消费国,但禽蛋在收集、清洗、检测、包装和储运过程中,受到不同程度的挤压、碰撞、振动和冲击,破损高达8%以上,破损禽蛋极易腐败并引起其他蛋的感染,不合理的包装不仅对禽蛋保护效果差,包装过程本身还会造成大量破损,且传统的半机械半人工包装效率低,无法满足高通量禽蛋加工生产线的需求。本文针对禽蛋在包装过程中破损率高、作业效率低等问题,将禽蛋、禽蛋内包装、禽蛋外包装结合起来进行系统研究,分析了禽蛋在跌落碰撞、振动激励和压力载荷等外部因素作用下的破损机理,探讨了多种形式的禽蛋内包装、外包装的缓冲效果及包装设计关键参数如包装脆值、共振频率、加速度传递率等对禽蛋破损的影响,依据研究分析和试验结果,设计出内切式低破损内包装盒,研发了一套基于直角坐标机械手的盒装禽蛋入箱外包装生产线并投入使用,能实现多种大小和数量的盒装禽蛋柔性入箱要求,实现了禽蛋装箱封箱自动化,效率是人工作业的4～6倍。本课题主要研究内容、结果和结论如下:（1）利用ANSYS分析软件和破坏性试验方法,对禽蛋破损机理进行了分析。借助TMS-PRO质构仪,试验统计获得鸭蛋尖端、赤道、钝端极限平均破裂力分别为49.12 N、20.45 N、43.29 N,鸡蛋尖端、赤道、钝端极限平均破裂力分别为53.52 N、23.42 N、39.93 N,禽蛋尖端承载能力最强,大于钝端,远大于赤道,随着加载速度的增加,各加载方向抵抗能力均降低;利用3D激光扫描仪,采集禽蛋外轮廓点云数据,重构禽蛋模型。在相同约束和载荷下,模拟禽蛋自由落体和在流通包装中的受力状态进行有限元分析,禽蛋小头尖端集中载荷（自由落体）最大位移、应力、应变、变形能对应点均在施加载荷处,分布载荷（包装中）下最大位移在施加载荷处,最大应力、应变、变形能均在约束处,均布载荷分布面积增加可以很大程度减少蛋壳局部变形;利用Huggenberger理论对禽蛋上各点应力与蛋壳壁厚t、蛋形指数m相关性进行分析,获得各点的应力规律:即m增加时小头蛋壳应力增加,t增加时应力减小;禽蛋小头薄壁蛋壳出现局部屈曲产生形变,是因为椭球壳周向压应力增加所致;大头近似球形壳体,其轴向应力和周向应力大小近似,变形后依然为球体。（2）根据包装材料的缓冲机理,设计制作了禽蛋新型内包装盒并进行试验验证,构建禽蛋与内包装接触的本构方程和禽蛋跌落冲击模型。基于Hertz公式,探讨禽蛋缓冲包装材料的属性对接触应力的影响规律:缓冲材料的弹性模量、泊松比越大,接触应力越大;包装结构曲率半径设计越大,接触应力越小;内接触应力小于外接触应力。设计制造的C6为单立柱透明包装盒可放置6枚禽蛋,C12为双立柱透明包装盒可放置12枚禽蛋,相对对照包装盒X6、X12,承压试验结果显示薄壁蛋盒多边形结构立柱较优,内切式侧壁设计优于外切式设计,侧壁倾角50°～65°较优,新结构C6相对于X6,空盒和满盒抗载能力分别提升了31.58%、29.9%,输送中破损率降低了0.72%;新结构双立柱C12包装空盒和满盒压缩最大屈服力均值分别为440.24 N和586.72 N,抗载能力分别是对照包装盒X12的171.58%和227.88%,新结构具有更优的缓冲性能,承载能力有显著的提高。（3）根据动力学基本原理和跌落损伤脆值理论,建立禽蛋包装的冲击振动模型,分析验证跌落、振动和压力等环境下外包装对内包装禽蛋破损规律的影响。选用PDL 227跌落试验机,按照ASTM D5276试验标准,对外包装箱进行面、棱和角跌落试验比较,测量X12、C12包装脆值。结论:面跌落是造成禽蛋破裂的主要跌落方式,禽蛋上的加速度响应远大于角跌落和棱跌落,可以通过面跌落方式获得禽蛋跌落脆值。新结构C12包装盒跌落安全高度增加了184%,脆值增加了222%。采用MTS 840电液振动台研究C12外包装箱、X12外包装箱在Grms为0.52 g~2/Hz、0.73 g~2/Hz两种激励下的破损规律。X12包装箱禽蛋破损率分别为0和14.58%,C12破损率均为零,振动量级对包装内禽蛋加速度传递率、破损率影响显著。利用PT-8216纸箱抗压试验系统,对现有四种外包装箱进行预压力下承压效果试验,分别内装PVC内包装盒、纸浆（CH）内包装盒、聚苯烯泡沫（EPS）内包装盒及聚乙烯发泡棉（EPE）衬垫,四种外包装箱在预定载荷下压缩试验均无禽蛋破损,说明外包装承压效果良好,静压力下外包装不是造成禽蛋破损的直接原因。（4）设计试制了一条基于直角坐标机械手和PLC控制的盒装禽蛋入箱包装自动化柔性生产线。产线需要规避的共振频率范围为10～15 Hz,输送机构系统激励须满足Grms≤0.73 g~2/Hz,直角坐标机械手释放盒装禽蛋的安全高度≤290 mm,机械手对内包装盒的夹持力≤870 N。自动化包装产线上步进电机及气缸的动作,均由PLC发出控制指令,按照设计路径完成对蛋盒的夹紧、搬运和松开动作,配合输送线和自动封箱机,实现盒装蛋自动入箱。运行结果显示,产线运行全过程禽蛋破损率均为0,完成4盒装、6盒装禽蛋入箱效率分别是人工装箱效率的5.23倍、4.76倍。