簡易外賣存儲柜柜體研究設(shè)計(jì)

林偉芬 熊志平 孫世華 賀 毅

（湖南工學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院，湖南 衡陽421002）

隨著人們生活水平的不斷提高，外賣被越來越多的市民認(rèn)同和接受，成為了市民日常生活不可或缺的一部分。但是隨著外賣行業(yè)的快速發(fā)展，也暴露出來許多問題，其中外賣臨時放置、冬天保溫等成為主要問題。有時候外賣員需要在暴雨、高溫等惡劣天氣里等待顧客，為外賣員造成更多的工作壓力。此款簡易外賣存儲柜的設(shè)計(jì)，正是針對上述問題的一種良好的解決方案。

1 柜子結(jié)構(gòu)及工作原理

具體結(jié)構(gòu)及工作原理如圖1。

外賣儲存柜在每個隔間5 個面加保溫材料，每個隔間用透明材料做門，方便顧客確認(rèn)外賣，同時使外賣柜顯得內(nèi)部整潔、干凈，提高客戶的使用滿意度。左右隔間與隔間之間（包含10mm 保溫材料）總共20mm，上下隔間與隔間之間的距離為10mm（包括保溫材料）。

1.1 工作原理

外賣送達(dá)存儲柜時，外賣員在掃碼口掃描訂單二維碼。中控將根據(jù)二維碼訂單信息，以及隔間內(nèi)稱重傳感器檢測到的狀態(tài)選擇適合尺寸的空置隔間打開柜門，外賣員將外賣放入隔間。關(guān)門后，中控根據(jù)隔間門開關(guān)接合和稱重傳感器的變化共同導(dǎo)通隔間內(nèi)照明電路。同時，中控根據(jù)掃描到的二維碼生成電子條形碼，并發(fā)送設(shè)定的短信內(nèi)容及其相應(yīng)的條形碼至用戶的手機(jī)；若用戶關(guān)注相關(guān)公眾號，信息將在第一時間內(nèi)發(fā)送至用戶微信，提醒顧客取餐。顧客取餐時，通過柜體掃描收到的條形碼即可開門取餐。

圖1 柜體結(jié)構(gòu)圖FIG.1 cabinet structure diagram

開門取餐時，照明電路斷開，直到稱重傳感器再次感應(yīng)到重量才會接通照明。柜體語音提示用戶隨手關(guān)門，若出現(xiàn)用戶沒有關(guān)閉隔間門，隔間稱重傳感器檢測到隔間內(nèi)重力撤銷1 分鐘后，而柜門沒有關(guān)閉。中控將導(dǎo)通磁性鎖電路，吸附隔間門鎖扣，自動關(guān)閉隔間門。

2 相關(guān)參數(shù)（mm）

表1 系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)TAB.1 system parameters

3 柜體的設(shè)計(jì)計(jì)算

3.1 柜體尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算

圖2 人體相關(guān)尺寸表示FIG.2 representation of relevant human body size

表2 人體相關(guān)尺寸TAB.2 relative dimensions of human body

由上述圖表可知，取50 百分位男性及女性身高設(shè)計(jì)柜體高度。設(shè)計(jì)人伸手取高處物品一般的揚(yáng)起角度（以水平為界線）約13.344°。

即男性取高處物品的總高度約為：身高+（上臂長+前臂長）×sin13.344°=1678+（313+237）×sin13.344°≈1805（mm）。

即女性取高處物品的總高度約為：身高+（上臂長+前臂長）×sin13.344°=1570+（284+213）×sin13.344°≈1685（mm）。

故綜合人體相關(guān)尺寸得出，柜體最高層隔間底板L1高度約1685mm。

根據(jù)常規(guī)的外賣盒尺寸，考慮保溫材料、存放及取件方便。設(shè)計(jì)每一個小隔間的尺寸為200×200×100?？紤]特殊情況，如；大份或者多份的情況，則將大隔間尺寸設(shè)計(jì)為800×200×200?？紤]其經(jīng)濟(jì)型成本，取基本型號外賣存儲柜設(shè)計(jì)隔間數(shù)為小隔間42 個，大隔間7 個。

3.2 柜體材料承重性的設(shè)計(jì)計(jì)算

此款外賣存儲柜主體材料采用常規(guī)儲物柜材料，即箱體采用鍍鋅鋼板材料。鋼板材料采用Q235 一級鋼，許用應(yīng)力為160MPa，密度為7.85g/cm3。

3.2.1 橫板承重性計(jì)算

（1）繪制彎矩圖

a.畫計(jì)算簡圖，此板可看為矩形截面靜定梁，承受（轉(zhuǎn)下頁）彎曲正應(yīng)力，其受力分析圖所示。

圖3 橫板受力簡圖FIG.3 schematic diagram of transverse plate force

b.求支座反力

c.繪制彎矩圖

A 截面：x=0 MA=0

B 截面：x=2l MB=0

由上即可得此靜定梁彎矩圖

圖4 橫板彎矩圖FIG.4 transverse plate bending moment diagram

（2）計(jì)算截面尺寸

a.小隔間底板

所以，h1≥9.7mm

公式中，WZ 為抗彎截面系數(shù)，b 為橫板寬度，h 為橫板高度，σ 為抗彎強(qiáng)度，[σ]為許用應(yīng)力。

b.大隔間底板

同理可得，h2≥27.4mm

建設(shè)內(nèi)部控制體系是一個龐大的工程，需要慢工出細(xì)活。公立醫(yī)院需要設(shè)計(jì)建設(shè)框架，明確建設(shè)流程，保證內(nèi)部控制體系建設(shè)的順利進(jìn)行。

即，b1=200mm，h1≥9.7mm， 取 10mm；b2=200mm，h2≥27.4mm，取28mm。

3.2.2 豎板承重性計(jì)算

此板可看為軸，承受軸向壓力及橫板的剪切力。由σmax=FN/A≤[σ]，所受載荷及材料的許用應(yīng)力和τmax=Fs/A≤[τ]，外賣重量及許用切應(yīng)力。故只需設(shè)計(jì)截面面積和剪切面積。

得，

（1）截面面積：σmax=FN/A≤[σ]

公式中，[τ]為許用剪應(yīng)力，F(xiàn)s 為單個剪切面上的剪力Q235 抗壓強(qiáng)度≥370Mpa

a.小隔間豎板

FN=14×0.5×9.8+16×ρ×b12h1×9.8。故截面面積：A≥1516.09mm2

b.大隔間豎板

FN=7×4×9.8+8×ρ×b22h2×9.8+ρ×b12h1×9.8。

故截面面積：A≥3269.92mm2

故小隔間豎板的尺寸取200×8×1800（mm），大隔間豎板的尺寸取200×17×1800（mm）。

（2）剪切面面積：A≥Fs/[τ]

公式中，[τ]為許用剪應(yīng)力，F(xiàn)s 為單個剪切面上的剪力鋼材剪切極限=抗拉強(qiáng)度×0.6=222MPa（剪切極限與抗拉強(qiáng)度之間系數(shù)取值0.6-0.8）

a.小隔間底板

剪切力=FS=F外

剪切面面積：A1≥22.52mm2

b.大隔間底板

剪切力=FS=F外

剪切面面積：A2≥180.18mm2

因?yàn)閎1×h1=2000mm2，b2×h2=5600mm2

故小隔間橫板的尺寸取200×200×10（mm），大隔間橫板的尺寸取800×200×28mm。

綜上所述，柜子整體尺寸為1434×200×1800。

4 結(jié)論

隨著人們生活節(jié)奏的不斷加快，外賣行業(yè)迅速擴(kuò)大，外賣已成為日常生活一部分，該款外賣存儲柜設(shè)計(jì)將有效解決外賣臨時放置、冬天保溫問題，提高外賣行業(yè)送餐效率，降低成本，進(jìn)一步提高外賣員的送餐量，增加外賣員收入。同時，某些門禁小區(qū)或公司點(diǎn)餐人員，在手頭無法空閑時，不必在急于時間內(nèi)取餐。對于高校，在一定程度上也提高了大學(xué)生點(diǎn)餐的外賣存放安全性，降低外賣偷盜風(fēng)險(xiǎn)。該設(shè)計(jì)填補(bǔ)了目前外賣行業(yè)的相關(guān)漏洞，一定程度上促進(jìn)外賣行業(yè)的發(fā)展。