无尘黑板的创新设计

吸尘黑板擦的设计设计题目：吸尘黑板擦设计目的：通过使用该黑板擦做到吸附粉尘，美化环境，为师生提供一个健康的生活学习场所设计原理：该黑板擦主要由板擦上壳，手柄，电池槽，开关，导体，接触体，定位销组成，其特征在于：电池装于电池槽内，板擦上壳与接触体配合安装，导体与接触体配合装于接触体上方，开关装于手柄侧面，用导线将电池，开关，导体连接到一起。

在应用时，打开开关，导体在电流的作用下将产生的粉尘吸附在导体及板擦上壳的裙部等处。

设计过程：1，题目的由来在多年的学习生涯中，无数的次的看到在老师同学擦完黑板后，粉尘到处飞扬，不断的攻击着师生的身体而不得不远远地躲开，但是很多时候是不允许擦完黑板后远远地离开的。

因此，迫切的需要一种能解决此问题的教具，解决此问题可以从三方面入手，粉笔、板擦和黑板。

现在被广泛使用的板擦都没有吸尘功能，所有我设计出这样一款板擦，它能良好的解决粉尘飞扬这一现象。

2, 作用原理我设计的吸尘黑板擦主要由板擦上壳，手柄，接触体，导体等组成。

导体由电池供给电流，电流对粉尘有很好的吸附作用，在擦黑板过程中产生的粉尘会被导体直接吸住，避免粉尘飞出，并且我在板擦上壳上设计了裙部，这一结构在老式及许多新式的板擦中都是没有的。

设计这一结构的目的同样出于吸尘，在擦黑板过程中飞出的粉尘会被板擦上壳裙部吸附，与导体共同完成吸附的功能。

3，板擦结构板擦上壳1与接触体6配合安装，用定位销7固定，接触体6安装在板擦上壳下面。

手柄2内部设有电池槽，用于安装电池，电池是为导体提供电流的，导体5配合安装在接触体6上，包含在板擦上壳1内部，接触体6设有通孔，用于粉尘通过。

从电池引出的导线首先接到开关4上，在擦黑板过程中打开开关，使导体带电流，从而具有更强的吸附能力。

与以往板擦截然不同的是此板擦具有裙部，它将接触体包含在内，并留有一定的距离，裙部表面粘附一层有吸附能力的物质，在擦黑板过程中，裙部会有效的将飞出的粉尘吸附住，与导体共同完成吸附粉尘的作用。

第八届机械创新设计大赛作品名称：可定点自动无尘黑板擦团队成员：魏杰万祎帆彭嘉明使用软件：Pro/E ,keyshot,Microsoft word,Microsoft powerpoint,屏幕录像专家，vegas可定点自动无尘黑板擦灵感来源于车床，车床工作分为工件的高速回转与车刀的轴向移动，二者的合成运动为螺旋线形状。

由于工件回转的速度远快与车刀轴向移动。

根据公式（P为螺距为车刀轴向移动速度n为工件回转转速）因此，车削出来的表面上的螺纹螺距很小，几乎可以忽略不计。

因此得到一个圆柱形状的工件。

因此，鉴于这一点我们可以想到如果一个黑板擦在y向快速往复移动，黑板有一个慢速x向移动。

二者合成的运动为正弦波形，如果>>,则正弦波周期变短，形状变的瘦高。

由于黑板擦是有一个宽度的，在某一时刻，黑板擦沿正弦波移动覆盖的区域足以重叠，不至于有漏擦的地方。

此时，黑板被擦干净！全自动无尘黑板擦包括固定黑板擦的横梁，驱动电机，联轴器，电机支架，齿轮，齿条，齿条架，导轨，燕尾，燕尾槽，防尘罩，电机罩，螺杆，滑块，连杆，黑板擦架，螺钉，螺栓，螺母等一系列零件。

固定部分，考虑了开式链机构活动性比较好，但是压紧力不太好控制。

并且黑板擦的移动比较规律，不需要很多的自由度的机构。

因此采用了横梁作为黑板擦的机架部分。

动力部分采用齿轮齿条机构。

优化:为减少摩擦力对横梁单侧受力产生偏斜而致使横梁卡死的影响，采用对称布臵电机的方式，对称受力以减小这种不良影响。

黑板擦沿y轴的快速往复移动采用了工业燕尾槽结构使黑板擦固定到横梁上。

驱动仍采用了齿轮齿条机构。

压紧机构，黑板擦的工作部分主要还是靠摩擦力工作。

优化黑板擦的擦除效果可采用增大摩擦力的方式改善。

压紧部分可以使用弹簧压紧，但是弹簧是具有挠性的零件，压紧力不易控制。

因此采用了连杆机构压紧。

灵感来源于螺旋起重的千斤顶。

利用螺杆转动改变四杆机构的一边长，从而使得黑板擦压紧黑板。

螺杆传动的自锁使得机构自锁，黑板擦的压紧力不会改变，擦除效果不受外界影响。

防尘黑板擦
设计目的：
传统的粉笔在课堂讲授中，有着不可替代的的作用，但在使用时会对师生造成粉尘污染，从而导致慢性支气管炎，甚至是肺部感染，如果能制作一个方便快捷的防尘板擦我想是一件美好的事情。

设计原理：
在平日里，普通板擦在擦拭后，不光有粉尘污染，而且擦试后留有痕迹，每次我都是先用板擦擦后，再用湿巾擦拭，有时也会用沾了水的抹布进行擦拭，待晾干后再进行书写。

于是我在业余进行研究，可不可以让一个板擦有多种用途，即擦拭后不产生灰尘，又让它擦后的黑板光洁如新。

机械齿轮原理可以知道，推动的过程中可以卷起接触面，在接触面上如果用一种材料即除尘又光洁就可以啦，这种卷轴性的板擦最好可以清洗，脏了简单拆卸，洗一下，再次装上后可以反复利用。

这是我最初的设计方案，于是动手操作。

目录一、明确设计任务................................ - 2 -二、确定系统的总功能............................ - 4 -三、总功能分解.................................. - 5 -四、设计方案.................................... - 6 -五、方案评价................................... - 10 -六、最终方案................................... - 12 -七、功能的优化及改进方向 ....................... - 13 -八、结束语 .................................... - 14 -全自动无尘黑板擦的设计一、明确设计任务1、社会需求“一根粉笔，三尺讲台”，这是对教师的由衷赞美。

殊不知，赞美背后，隐忧多多。

常用的黑板擦就有很多不足：（1）需要人工擦拭，在课程进度比较紧张的时候老师往往没有很多的时间来擦拭黑板；（2）普通黑板擦不仅效率低下，而且往往不能很好的把黑板擦干净；（3）而且普通黑板擦的使用往往会造成大量的粉尘，对老师、前排同学的健康造成不良影响。

教师常年使用粉笔，不自主地“吸”入大量粉尘，容易患上呼吸系统疾病。

而学生与粉笔尘接触时间长，易受教室二次扬尘的危害，他们受到的危害甚至比教师更为严重。

一名学生从小学到读完大学至少需要16年时间，这正是生长发育的黄金时期，却要不断受到粉笔尘灰的危害；一名教师从站到讲台上到退休大多在40年左右，生命的大半时间都要“吃粉笔灰”。

2、市场调查分析（1）市场描述众所周知，黑板是我们日常学习中必不可少的一样教具，无论是从小学还是到大学，都会使用到黑板，而一般我们平时使用的人工黑板擦不但费时、费力，无法将黑板擦拭干净，不能清除死角，还粉尘污染空气的缺点。

大学生创意大赛计划书
如图：
二、创新点
社会环境分析：现在常用黑板擦存在很多不足，比如普通黑板擦的效率低下，且往往不能很好的把黑板擦干净，而且普通黑板擦的使用往往会造成大量的粉尘，对老师，前排同学的健康造成不良的影响。

如今学生压力大，时间紧，能够主动去擦黑板的人并不是很多。

所以该产品的出现顺应了社会的需求，其适用于小学，高中，大学各层次学校，各单位，公司，企业，培训机构，市场广泛，可置身于任何教学环境，可自动擦净黑板，减轻教师教学负担，提高教学效率。

1.传统黑板擦：价格便宜，在目前的中小学校中大量使用，占据了市场的70%
2．滚动式环保黑板：价格较高，在一些县市级中小学校中较多使用，占据了市场的10% 3．吸灰黑板擦：价格适中，在一些县市级中小学校中较多使用，占据了市场的10%
竞争优势：新型多功能黑板擦本身的优越性能；对其广大的师生具有超强的优越性能。

三、可行性分析
3.1价值主张
当前，尽管多媒体为代表的现代化教育工具已经普遍走进课堂，但是在数学、物理等需要讲解与论证的课程中，传统的黑板依然不可或缺。

然而，传统黑板需要手动擦拭，这无疑增加了教师不必要的劳动，同时粉笔灰尘会对教师和学生的身体健康造成伤害。

鉴于此，我们创新设计了一种自动擦拭和吸尘的黑板擦，该黑板擦实现了自动擦拭和自动吸收粉笔灰尘，减轻了。

年第期资助项目：2015年地方高校国家级大学生创新创业训练计划项目(项目编号201510448012)。

新型太阳能无尘黑板擦德州学院机电工程学院李鑫鑫朱占收刘自成李博文刘福民1前言传统黑板擦在擦黑板的时候会扬起粉尘，粉尘会损害人体的呼吸系统。

为了老师同学们的身体健康安全，还有教室卫生，我们设计出了一款可以吸收粉笔粉尘的新型太阳能无尘黑板擦，利用它可以有效除尘，它利用太阳能电池板将太阳能转换成电能为整个板擦供电，同时内部装有电池存储电能。

新型黑板擦极大地革除了传统黑板擦的弊病，因为它的构造简单、成本较低，极大地节省了人力物力财力。

2主要组成及功能2.1板擦组成部分板擦由外部外壳和内部核心组件组成，外部盒盖主要为太阳能板，下面主要是毛刷板擦、吸铁石和辅助转向轮。

内部中央装有电机，由电机带动装有风扇的转子，风扇由隔离罩保护，转子后方是核心单片机，单片机旁边是电机和电池，在板擦的后方有一个小型挤压器，用来挤压吸入的粉尘成为新的粉笔。

在风扇的旁边装有一个小水袋吸收多余的粉尘，同时尾部出口装有过滤网，防止粉尘飞扬。

2.2电源动力系统太阳能板吸收的能量转化为电能，储存在电池中，通过变压器变压使其输出为稳定的5V电流给单片机，带动单片机正常运转。

通过单片机控制板擦内电机的运转，使其正常工作。

黑板檫的电源充电方式有两种,既可以用220V家用电源对其进行充电,也可以使用太阳能板将光能转化为电能储存在电池当中。

在板擦不需要工作的时候,只需将该太阳能黑板擦放在有阳光照到的地方,太阳能板将自动将太阳能转换为电能储存在电池中，极大节省了人力和能源，充满电可以使用3至4天。

图1电源控制系统1清洁刷；2减速电机；3控制器；4丝杆；5密封箱；6轴承；7电池板；8滑轮图2产品结构图3小结该新型黑板擦的设计，解决了传统板擦不能解决的问题，而且由单片机控制，工作效率高。

因为板擦设计较简单，制作成本相对较低，而且它的无尘化处理给老师学生带来一个舒适健康的学习环境，还能实现粉尘的二次利用，拥有广阔的开发前景。

一、设计理念随着科技的发展，教育行业也在不断变革。

传统的黑板教学已无法满足现代教育需求。

本方案旨在设计一款集智能、环保、互动于一体的教学黑板，为教师和学生提供更加便捷、高效的教学环境。

二、设计方案1. 外观设计（1）黑板主体采用环保材料，表面光滑，易于书写和清洁。

（2）黑板两侧配备触摸屏，方便教师进行多媒体教学。

（3）黑板下方设置储物空间，存放教学工具、教材等。

2. 功能设计（1）智能书写：采用电磁感应技术，实现手写板书与电脑屏幕同步显示，教师可随时切换书写方式。

（2）多媒体教学：黑板两侧触摸屏支持视频、音频、图片等多媒体文件播放，丰富教学手段。

（3）互动教学：支持远程互动，教师可实时查看学生上课情况，进行在线答疑。

（4）智能批改：配备智能识别系统，自动批改作业，提高教学效率。

（5）数据分析：收集学生学习数据，为教师提供个性化教学方案。

3. 系统设计（1）操作系统：采用Windows或Android系统，方便教师操作。

（2）网络连接：支持无线网络连接，实现教学资源的共享。

（3）数据安全：采用加密技术，确保学生数据安全。

三、实施步骤1. 市场调研：了解市场需求，确定设计方案。

2. 设计团队：组建专业设计团队，进行外观、功能、系统设计。

3. 生产制造：选择优质供应商，进行生产制造。

4. 质量检测：对产品进行严格检测，确保产品质量。

5. 市场推广：开展线上线下宣传活动，提高产品知名度。

6. 售后服务：提供完善的售后服务，确保用户满意度。

四、预期效果1. 提高教学质量：智慧黑板助力教师实现高效教学，提高教学质量。

2. 丰富教学手段：多媒体教学、互动教学等功能，激发学生学习兴趣。

3. 降低教学成本：智能批改、资源共享等功能，降低教学成本。

4. 适应教育改革：满足现代教育需求，助力教育行业转型升级。

本方案旨在为教育行业提供一款创新的教学黑板，助力教师和学生实现更加便捷、高效的教学体验。

相信在不久的将来，智慧黑板将成为未来课堂的得力助手。

永川区小学校题目：“除尘黑板擦”的设计与改进之“原理”设想初探作者：单位：永川区小学校Email:******************关于“除尘黑板擦”的设计与改进的初探粉笔是由石膏制成的，其化学成分为硫酸钙。

硫酸钙，化学式CaSO4。

熔点1450度，相对密度2.96。

难溶于水。

它的二水化物CaSO4.2H2O俗称石膏（或生石膏）。

硫酸钙性能稳定，没有毒性。

对皮肤的危害：教师在教学过程中，粉笔粉尘不可避免地会沾在手上，同时漂浮于空气中的颗粒粉尘也会落在教师头发、脸上和脖子上，对皮肤膜有刺激作用，如果暑天遇汗水解，产生碱性物质，对皮肤粘膜的刺激就更大，因为人体皮肤所生存的环境为弱酸性环境，这样在粉尘碱性作用下破坏了皮肤的基本生存环境，粉笔粉尘使皮肤变得干燥、粗糙，并伴有搔痒感觉，使人体不适，严重者会引起粉刺、毛囊炎、脓皮病、皮肤皲裂和大量毛发脱落，影响和干扰了教师正常工作和生活现在，国内使用的粉笔主要有普通粉笔和无尘粉笔两种，其主要成分均为碳酸钙（石灰石）和硫酸钙（石膏），或含少量的氧化钙。

无尘粉笔属普通粉笔的改进产品，旨在消灭教室粉笔尘污染。

它只是在普通粉笔中加入油脂类或聚醇类物质作粘结剂，再加入比重较大的填料，如粘土、泥灰岩、水泥等这样可使粉笔尘的比重和体积都增大，不易飞散，但在实际应用中，它对粉笔尘污染的降低效果并不十分明显。

粉笔与化学粉笔,该笔是由硫酸钙的水合物（俗称生石膏）制成。

也可加入各种颜料做成彩色粉笔。

在制作过程中把生石膏加热到一定温度，使其部分脱水变成熟石膏，然后将热石膏加水搅拌成糊状，灌入模型凝固而成。

其主要反应为2CaSO4·2H2O2CaSO4·H2O+3H2O控制好温度，利用生、熟石膏的互变性质还可制造模型，塑像以及医用的石膏绷带等。

教师常需在黑板上书写、绘图进行讲解。

在45——50分钟的一节课里，就要擦写数次，下课时，往往在手上、袖子上，甚至头发、肩膀上都留下一层白色粉笔灰。