用于住宅電梯內(nèi)的快遞分揀助手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)*

張佳欣，王洪洋，蘭藝聞，劉士寶

(沈陽(yáng)理工大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，遼寧 沈陽(yáng)110159)

隨著電子商務(wù)的發(fā)展，各大電商平臺(tái)物品交易量龐大，傳統(tǒng)物流方式面臨巨大挑戰(zhàn)。每逢雙十一、618等購(gòu)物節(jié)，時(shí)常有爆倉(cāng)情況出現(xiàn)[1]。然而快遞在“最后一公里”尤其是針對(duì)樓道內(nèi)的派送中，仍然以快遞員送貨為主[2]。這一送貨方式不僅存在著成本過(guò)高、配送效率低下等問(wèn)題，而且在新冠肺炎疫情這一特殊時(shí)期，不利于防控。對(duì)于這一問(wèn)題，設(shè)計(jì)此裝置，可以代替快遞員，進(jìn)行各個(gè)樓層的快遞派送。

1 結(jié)構(gòu)組成

此裝置包含伸縮支架、送貨小車(chē)、載貨基臺(tái)等部分，采用伸縮架結(jié)構(gòu)固定快遞，既可以滿(mǎn)足隨著快遞逐漸被送出，貨物逐漸減少，固定效果不發(fā)生改變的需要，又能在全部分揀完畢后，讓整個(gè)裝置完全收回成凳子大小，方便乘坐電梯的人休息，達(dá)到一物兩用的效果。分揀助手送貨時(shí)的狀態(tài)如圖1所示。

圖1 分揀助手送貨狀態(tài)示意圖

小車(chē)上安裝的送貨小板與載物的基臺(tái)配合，在小板打開(kāi)時(shí)將快遞帶出，關(guān)閉時(shí)令小車(chē)收回到伸縮架下，可進(jìn)一步節(jié)約空間。分揀助手收起時(shí)的狀態(tài)如圖2所示。

圖2 分揀助手收起時(shí)狀態(tài)示意圖

2 工作原理及尺寸計(jì)算

2.1 工作原理

此裝置設(shè)有車(chē)輪、車(chē)上小板兩個(gè)主動(dòng)件，送貨時(shí)，車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，將伸縮架下的最底層快遞帶出，小車(chē)到達(dá)電梯轎廂門(mén)后，車(chē)上小板轉(zhuǎn)動(dòng)將快遞推出，車(chē)輪反向轉(zhuǎn)動(dòng)，收回到伸縮架下邊，車(chē)上小板反轉(zhuǎn)，回到直立狀態(tài)。準(zhǔn)備派送下一樓層。在全部快遞送出后，整個(gè)裝置將收回成一個(gè)凳子狀態(tài)，可供電梯乘客乘坐休息[3]。送貨狀態(tài)如圖1所示，全部收回狀態(tài)如圖2所示。

2.2 尺寸計(jì)算

常用電梯尺寸，此裝置占各電梯面積如表1所示。

表1 常用電梯尺寸及此裝置占各電梯面積統(tǒng)計(jì)表

除可乘坐在裝置收回后的凳子上的一個(gè)人外，所占面積不足一人所占空間，且整個(gè)裝置重量占電梯總承重較小，不影響電梯的正常使用[4]，如表1所示。收回成凳子時(shí)凳子面尺寸如圖3所示。送貨小車(chē)部分設(shè)置有推貨小板，小車(chē)外殼，車(chē)面上方滾子等，小車(chē)外殼用于小車(chē)整體的固定，推貨小板用于將快遞推出，推貨小板由一圓柱形套筒和一塊擋板組成，套筒為主動(dòng)件，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可帶動(dòng)擋板轉(zhuǎn)動(dòng)，以達(dá)到推貨或收回的目的[5]。

圖3 伸縮架最上層支架尺寸示意圖

此推貨小板的高度為158mm，擋板的高度為102mm。如圖4所示。

圖4 推貨小板尺寸示意圖

整體機(jī)構(gòu)收起時(shí)高度為522mm，可供住戶(hù)坐下休息或放一些包裹。為滿(mǎn)足實(shí)際送貨的需要，整體機(jī)構(gòu)支撐起的總高度約為1200mm，若后續(xù)快遞增多，可通過(guò)加長(zhǎng)或添加中間支架個(gè)數(shù)的方式增加整體可送貨物容量。

3 受力分析與強(qiáng)度校核

對(duì)小車(chē)到達(dá)電梯門(mén)處，推板接觸到快遞箱的瞬間進(jìn)行受力分析，詳細(xì)過(guò)程如圖5所示。

圖5 推板受力分析圖

計(jì)快遞箱對(duì)推板的推力F1，舵機(jī)對(duì)推板的扭矩M=1.96N·m，AC=110mm，BC=30mm。

由(1)(2)(3)解得：

對(duì)小車(chē)推板進(jìn)行應(yīng)力分析如圖6，圖7所示，通過(guò)應(yīng)力分析可知小車(chē)推板最大應(yīng)力為2.28MPa，小于許用應(yīng)力[σ]=370MPa，故此小車(chē)推板滿(mǎn)足強(qiáng)度要求[6]。

圖6 小車(chē)推板受力15.8N時(shí)應(yīng)力分析

圖7 小車(chē)推板受力18.6N時(shí)應(yīng)力分析

當(dāng)伸縮架收回且有人坐在上面時(shí)，受力部分為伸縮架最上方支架，因此對(duì)伸縮架最上方支架進(jìn)行應(yīng)力分析，如圖8，圖9所示?？梢钥吹阶畲髴?yīng)力為16.8MPa，小于許用應(yīng)力[σ]=370MPa，因此當(dāng)人坐凳子上面時(shí)，滿(mǎn)足強(qiáng)度要求[7-8]。

圖8 伸縮桿縮回后承重800N時(shí)應(yīng)力分析

圖9 伸縮桿縮回后承重1000N時(shí)應(yīng)力分析

4 結(jié)束語(yǔ)

本文給出了用于住宅電梯內(nèi)的快遞分揀助手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的完整方案；對(duì)伸縮架最上方支架與小車(chē)推板進(jìn)行應(yīng)力分析，經(jīng)上述計(jì)算，證明符合設(shè)計(jì)要求，強(qiáng)度達(dá)標(biāo)；通過(guò)測(cè)試此結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)幫助快遞員送貨的目的，具有推廣價(jià)值。