用于住宅电梯内的快递分拣助手结构设计*

张佳欣，王洪洋，兰艺闻，刘士宝

(沈阳理工大学 机械工程学院，辽宁 沈阳110159)

随着电子商务的发展，各大电商平台物品交易量庞大，传统物流方式面临巨大挑战。每逢双十一、618等购物节，时常有爆仓情况出现[1]。然而快递在“最后一公里”尤其是针对楼道内的派送中，仍然以快递员送货为主[2]。这一送货方式不仅存在着成本过高、配送效率低下等问题，而且在新冠肺炎疫情这一特殊时期，不利于防控。对于这一问题，设计此装置，可以代替快递员，进行各个楼层的快递派送。

1 结构组成

此装置包含伸缩支架、送货小车、载货基台等部分，采用伸缩架结构固定快递，既可以满足随着快递逐渐被送出，货物逐渐减少，固定效果不发生改变的需要，又能在全部分拣完毕后，让整个装置完全收回成凳子大小，方便乘坐电梯的人休息，达到一物两用的效果。分拣助手送货时的状态如图1所示。

图1 分拣助手送货状态示意图

小车上安装的送货小板与载物的基台配合，在小板打开时将快递带出，关闭时令小车收回到伸缩架下，可进一步节约空间。分拣助手收起时的状态如图2所示。

图2 分拣助手收起时状态示意图

2 工作原理及尺寸计算

2.1 工作原理

此装置设有车轮、车上小板两个主动件，送货时，车轮转动，将伸缩架下的最底层快递带出，小车到达电梯轿厢门后，车上小板转动将快递推出，车轮反向转动，收回到伸缩架下边，车上小板反转，回到直立状态。准备派送下一楼层。在全部快递送出后，整个装置将收回成一个凳子状态，可供电梯乘客乘坐休息[3]。送货状态如图1所示，全部收回状态如图2所示。

2.2 尺寸计算

常用电梯尺寸，此装置占各电梯面积如表1所示。

表1 常用电梯尺寸及此装置占各电梯面积统计表

除可乘坐在装置收回后的凳子上的一个人外，所占面积不足一人所占空间，且整个装置重量占电梯总承重较小，不影响电梯的正常使用[4]，如表1所示。收回成凳子时凳子面尺寸如图3所示。送货小车部分设置有推货小板，小车外壳，车面上方滚子等，小车外壳用于小车整体的固定，推货小板用于将快递推出，推货小板由一圆柱形套筒和一块挡板组成，套筒为主动件，转动时可带动挡板转动，以达到推货或收回的目的[5]。

图3 伸缩架最上层支架尺寸示意图

此推货小板的高度为158mm，挡板的高度为102mm。如图4所示。

图4 推货小板尺寸示意图

整体机构收起时高度为522mm，可供住户坐下休息或放一些包裹。为满足实际送货的需要，整体机构支撑起的总高度约为1200mm，若后续快递增多，可通过加长或添加中间支架个数的方式增加整体可送货物容量。

3 受力分析与强度校核

对小车到达电梯门处，推板接触到快递箱的瞬间进行受力分析，详细过程如图5所示。

图5 推板受力分析图

计快递箱对推板的推力F1，舵机对推板的扭矩M=1.96N·m，AC=110mm，BC=30mm。

由(1)(2)(3)解得：

对小车推板进行应力分析如图6，图7所示，通过应力分析可知小车推板最大应力为2.28MPa，小于许用应力[σ]=370MPa，故此小车推板满足强度要求[6]。

图6 小车推板受力15.8N时应力分析

图7 小车推板受力18.6N时应力分析

当伸缩架收回且有人坐在上面时，受力部分为伸缩架最上方支架，因此对伸缩架最上方支架进行应力分析，如图8，图9所示。可以看到最大应力为16.8MPa，小于许用应力[σ]=370MPa，因此当人坐凳子上面时，满足强度要求[7-8]。

图8 伸缩杆缩回后承重800N时应力分析

图9 伸缩杆缩回后承重1000N时应力分析

4 结束语

本文给出了用于住宅电梯内的快递分拣助手的结构设计的完整方案；对伸缩架最上方支架与小车推板进行应力分析，经上述计算，证明符合设计要求，强度达标；通过测试此结构可以实现帮助快递员送货的目的，具有推广价值。