简易外卖存储柜柜体研究设计

林伟芬 熊志平 孙世华 贺 毅

（湖南工学院 机械工程学院，湖南 衡阳421002）

随着人们生活水平的不断提高，外卖被越来越多的市民认同和接受，成为了市民日常生活不可或缺的一部分。但是随着外卖行业的快速发展，也暴露出来许多问题，其中外卖临时放置、冬天保温等成为主要问题。有时候外卖员需要在暴雨、高温等恶劣天气里等待顾客，为外卖员造成更多的工作压力。此款简易外卖存储柜的设计，正是针对上述问题的一种良好的解决方案。

1 柜子结构及工作原理

具体结构及工作原理如图1。

外卖储存柜在每个隔间5 个面加保温材料，每个隔间用透明材料做门，方便顾客确认外卖，同时使外卖柜显得内部整洁、干净，提高客户的使用满意度。左右隔间与隔间之间（包含10mm 保温材料）总共20mm，上下隔间与隔间之间的距离为10mm（包括保温材料）。

1.1 工作原理

外卖送达存储柜时，外卖员在扫码口扫描订单二维码。中控将根据二维码订单信息，以及隔间内称重传感器检测到的状态选择适合尺寸的空置隔间打开柜门，外卖员将外卖放入隔间。关门后，中控根据隔间门开关接合和称重传感器的变化共同导通隔间内照明电路。同时，中控根据扫描到的二维码生成电子条形码，并发送设定的短信内容及其相应的条形码至用户的手机；若用户关注相关公众号，信息将在第一时间内发送至用户微信，提醒顾客取餐。顾客取餐时，通过柜体扫描收到的条形码即可开门取餐。

图1 柜体结构图FIG.1 cabinet structure diagram

开门取餐时，照明电路断开，直到称重传感器再次感应到重量才会接通照明。柜体语音提示用户随手关门，若出现用户没有关闭隔间门，隔间称重传感器检测到隔间内重力撤销1 分钟后，而柜门没有关闭。中控将导通磁性锁电路，吸附隔间门锁扣，自动关闭隔间门。

2 相关参数（mm）

表1 系统的相关参数TAB.1 system parameters

3 柜体的设计计算

3.1 柜体尺寸设计计算

图2 人体相关尺寸表示FIG.2 representation of relevant human body size

表2 人体相关尺寸TAB.2 relative dimensions of human body

由上述图表可知，取50 百分位男性及女性身高设计柜体高度。设计人伸手取高处物品一般的扬起角度（以水平为界线）约13.344°。

即男性取高处物品的总高度约为：身高+（上臂长+前臂长）×sin13.344°=1678+（313+237）×sin13.344°≈1805（mm）。

即女性取高处物品的总高度约为：身高+（上臂长+前臂长）×sin13.344°=1570+（284+213）×sin13.344°≈1685（mm）。

故综合人体相关尺寸得出，柜体最高层隔间底板L1高度约1685mm。

根据常规的外卖盒尺寸，考虑保温材料、存放及取件方便。设计每一个小隔间的尺寸为200×200×100。考虑特殊情况，如；大份或者多份的情况，则将大隔间尺寸设计为800×200×200。考虑其经济型成本，取基本型号外卖存储柜设计隔间数为小隔间42 个，大隔间7 个。

3.2 柜体材料承重性的设计计算

此款外卖存储柜主体材料采用常规储物柜材料，即箱体采用镀锌钢板材料。钢板材料采用Q235 一级钢，许用应力为160MPa，密度为7.85g/cm3。

3.2.1 横板承重性计算

（1）绘制弯矩图

a.画计算简图，此板可看为矩形截面静定梁，承受（转下页）弯曲正应力，其受力分析图所示。

图3 横板受力简图FIG.3 schematic diagram of transverse plate force

b.求支座反力

c.绘制弯矩图

A 截面：x=0 MA=0

B 截面：x=2l MB=0

由上即可得此静定梁弯矩图

图4 横板弯矩图FIG.4 transverse plate bending moment diagram

（2）计算截面尺寸

a.小隔间底板

所以，h1≥9.7mm

公式中，WZ 为抗弯截面系数，b 为横板宽度，h 为横板高度，σ 为抗弯强度，[σ]为许用应力。

b.大隔间底板

同理可得，h2≥27.4mm

建设内部控制体系是一个庞大的工程，需要慢工出细活。公立医院需要设计建设框架，明确建设流程，保证内部控制体系建设的顺利进行。

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

3.2.2 竖板承重性计算

此板可看为轴，承受轴向压力及横板的剪切力。由σmax=FN/A≤[σ]，所受载荷及材料的许用应力和τmax=Fs/A≤[τ]，外卖重量及许用切应力。故只需设计截面面积和剪切面积。

得，

（1）截面面积：σmax=FN/A≤[σ]

公式中，[τ]为许用剪应力，Fs 为单个剪切面上的剪力Q235 抗压强度≥370Mpa

a.小隔间竖板

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

b.大隔间竖板

FN=7×4×9.8+8×ρ×b22h2×9.8+ρ×b12h1×9.8。

故截面面积：A≥3269.92mm2

故小隔间竖板的尺寸取200×8×1800（mm），大隔间竖板的尺寸取200×17×1800（mm）。

（2）剪切面面积：A≥Fs/[τ]

公式中，[τ]为许用剪应力，Fs 为单个剪切面上的剪力钢材剪切极限=抗拉强度×0.6=222MPa（剪切极限与抗拉强度之间系数取值0.6-0.8）

a.小隔间底板

剪切力=FS=F外

剪切面面积：A1≥22.52mm2

b.大隔间底板

剪切力=FS=F外

剪切面面积：A2≥180.18mm2

因为b1×h1=2000mm2，b2×h2=5600mm2

故小隔间横板的尺寸取200×200×10（mm），大隔间横板的尺寸取800×200×28mm。

综上所述，柜子整体尺寸为1434×200×1800。

4 结论

随着人们生活节奏的不断加快，外卖行业迅速扩大，外卖已成为日常生活一部分，该款外卖存储柜设计将有效解决外卖临时放置、冬天保温问题，提高外卖行业送餐效率，降低成本，进一步提高外卖员的送餐量，增加外卖员收入。同时，某些门禁小区或公司点餐人员，在手头无法空闲时，不必在急于时间内取餐。对于高校，在一定程度上也提高了大学生点餐的外卖存放安全性，降低外卖偷盗风险。该设计填补了目前外卖行业的相关漏洞，一定程度上促进外卖行业的发展。