簡易外賣存儲柜柜體研究設計

林偉芬 熊志平 孫世華 賀 毅

（湖南工學院 機械工程學院，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。但是隨著外賣行業的快速發展，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計，正是針對上述問題的一種良好的解決方案。

1 柜子結構及工作原理

具體結構及工作原理如圖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，方便顧客確認外賣，同時使外賣柜顯得內部整潔、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

外賣送達存儲柜時，外賣員在掃碼口掃描訂單二維碼。中控將根據二維碼訂單信息，以及隔間內稱重傳感器檢測到的狀態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。關門后，中控根據隔間門開關接合和稱重傳感器的變化共同導通隔間內照明電路。同時，中控根據掃描到的二維碼生成電子條形碼，并發送設定的短信內容及其相應的條形碼至用戶的手機；若用戶關注相關公眾號，信息將在第一時間內發送至用戶微信，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 柜體結構圖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到重量才會接通照明。柜體語音提示用戶隨手關門，若出現用戶沒有關閉隔間門，隔間稱重傳感器檢測到隔間內重力撤銷1 分鐘后，而柜門沒有關閉。中控將導通磁性鎖電路，吸附隔間門鎖扣，自動關閉隔間門。

2 相關參數（mm）

表1 系統的相關參數TAB.1 system parameters

3 柜體的設計計算

3.1 柜體尺寸設計計算

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

表2 人體相關尺寸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計柜體高度。設計人伸手取高處物品一般的揚起角度（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）。

故綜合人體相關尺寸得出，柜體最高層隔間底板L1高度約1685mm。

根據常規的外賣盒尺寸，考慮保溫材料、存放及取件方便。設計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，則將大隔間尺寸設計為800×200×200。考慮其經濟型成本，取基本型號外賣存儲柜設計隔間數為小隔間42 個，大隔間7 個。

3.2 柜體材料承重性的設計計算

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

3.2.1 橫板承重性計算

（1）繪制彎矩圖

a.畫計算簡圖，此板可看為矩形截面靜定梁，承受（轉下頁）彎曲正應力，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，b 為橫板寬度，h 為橫板高度，σ 為抗彎強度，[σ]為許用應力。

b.大隔間底板

同理可得，h2≥27.4mm

建設內部控制體系是一個龐大的工程，需要慢工出細活。公立醫院需要設計建設框架，明確建設流程，保證內部控制體系建設的順利進行。

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力和τmax=Fs/A≤[τ]，外賣重量及許用切應力。故只需設計截面面積和剪切面積。

得，

（1）截面面積：σmax=FN/A≤[σ]

公式中，[τ]為許用剪應力，Fs 為單個剪切面上的剪力Q235 抗壓強度≥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]為許用剪應力，Fs 為單個剪切面上的剪力鋼材剪切極限=抗拉強度×0.6=222MPa（剪切極限與抗拉強度之間系數取值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

因為b1×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 結論

隨著人們生活節奏的不斷加快，外賣行業迅速擴大，外賣已成為日常生活一部分，該款外賣存儲柜設計將有效解決外賣臨時放置、冬天保溫問題，提高外賣行業送餐效率，降低成本，進一步提高外賣員的送餐量，增加外賣員收入。同時，某些門禁小區或公司點餐人員，在手頭無法空閑時，不必在急于時間內取餐。對于高校，在一定程度上也提高了大學生點餐的外賣存放安全性，降低外賣偷盜風險。該設計填補了目前外賣行業的相關漏洞，一定程度上促進外賣行業的發展。