便携式电动无尘黑板擦的设计

机械原理课程设计全自动黑板擦方案一in图文综合文库嘿，大家好！今天给大家带来的是一个相当实用且有趣的项目——全自动黑板擦方案。

作为一位有着10年方案写作经验的大师，我将用意识流的方式，给大家详细讲解这个方案的来龙去脉。

一、项目背景作为学生，我们都有过擦黑板的经历，那种尘土飞扬、胳膊酸痛的感觉至今仍记忆犹新。

而作为老师，频繁地擦黑板也是一个相当费时费力的工作。

于是，我们萌生了设计一款全自动黑板擦的想法，既减轻学生和老师的负担，又提高了课堂效率。

二、项目目标1.实现全自动擦黑板功能，减少人力投入。

2.降低尘土飞扬，改善课堂环境。

3.提高黑板使用寿命，降低学校成本。

三、设计原理1.电机驱动：采用直流电机作为动力源，通过减速器降低转速，增加扭矩，驱动擦板机构运动。

2.传感器检测：利用红外传感器检测黑板擦的位置，确保擦板均匀，避免漏擦。

3.控制系统：采用单片机作为控制核心，实现黑板擦的自动启动、停止和往返运动。

四、方案设计1.结构设计（1）黑板擦主体：采用方形铝合金管材，轻便、耐用。

（2）擦板机构：采用毛刷材质，具有较强的清洁能力。

（3）电机及减速器：固定在黑板擦主体上，驱动擦板机构运动。

（4）传感器：固定在黑板擦两侧，检测黑板擦位置。

（5）电源：选用充电锂电池，方便充电和携带。

2.控制系统设计（1）单片机：选用STC89C52，具有丰富的外设接口，便于扩展。

（2）驱动电路：采用L298N驱动芯片，驱动直流电机。

（3）传感器信号处理：采用电压比较器，将传感器信号转换为数字信号，输入单片机。

（4）显示及按键：设置LCD显示屏，显示黑板擦状态；设置按键，用于手动控制黑板擦。

五、功能实现1.自动启动：当黑板擦放置在黑板下方时，红外传感器检测到黑板，自动启动电机。

2.自动停止：当黑板擦擦拭到黑板边缘时，红外传感器检测不到黑板，自动停止电机。

3.自动往返：当黑板擦擦拭到黑板边缘后，自动反转方向，继续擦拭。

4.手动控制：通过按键，可以手动启动、停止黑板擦，调整擦板速度。

自动清灰黑板擦的设计粉笔是目前教学的必备工具，用它来取决传授知识，是最原始最传统的教学用具。

可是粉笔产生的粉尘给教师和学生带来了极大的危害。

虽然近几年投影仪在教学当中的应用一定程度上减少了粉笔的使用，但根据研究资料显示，教师职业病仍然处于上升的态势，粉笔给老师带来的危害已经不可小视。

随着时代的进步和社会的发展，人们的环保意识在不断地提高。

节能减排已经成为当今社会的主题。

为了适应当今社会的主题我们小组从生活小处人手，设计了一款低碳环保的自动清灰黑板擦。

我们的自动清灰黑板擦纯机械，不带电源和电机，通过底部的四个轮子的转动驱动同步轮带动布的循环，布在内部除完尘后循环出来，继续擦黑板。

对现有自动清灰黑板擦的分析及方案的提出目前市面上也有几种自动吸灰黑板擦。

一类是在黑板擦里面按了一个小电扇，将灰吸入到粉盒内部，另一类是采用吸尘器式，黑板擦尾部与吸尘器相联通。

对于第一类，擦黑板的布料与黑板贴住，气体流通不起来，小电扇只能将少部分灰吸入到粉盒，吸灰效果很差，而且需要按时充电，另外由于电机的存在，这类黑板擦很容易损坏。

对于第二类，价格很贵，结构很庞大，在教室的墙上需要挂一个吸尘器，连接着长长的管子很不美观，使用也不方便。

综合分析现有的几款自动吸灰黑板擦，我们设计了一款纯机械结构的、不费电、无电机、成本低、使用方便、吸灰效果好的自动清灰黑板擦。

自动清灰黑板擦的设计1 自动清灰黑板擦的结构与原理我们都知道在擦黑板过程中，灰大多是留在布上的，普通黑板擦在布上的灰已经饱和的时候，如果继续擦黑板，灰就不在能吸附在布上，而是不断地掉下来，我们设计的黑板擦的布会在擦的过程中不断的循环，灰在粉笔擦内部由一个巧妙的机械装置来清除，并且灰会被存储在一个只进不出的小盒内，当积累到一定程度是拿出来集灰盒，打开侧面的小口将灰倒出来即可。

因此与黑板发生擦动的布永远都是干净的，灰能够很好地吸附在布上，黑板的字能有效擦除而灰却都留在布上，由转动的毛刷来除去布上的灰，最后搜集入集灰盒。

便携式吸尘黑板擦的设计作者：陈光轩李明大来源：《中国新技术新产品》2017年第12期摘要：目的：针对目前市场上所销售黑板擦无吸尘功能的问题，设计一款能便于携带且可吸尘的黑板擦。

方法：采用黑板擦与吸尘电机的结合，在擦拭黑板时启动吸尘电机，使其吸入所擦拭黑板表面附近的空气，同时将擦拭黑板所产生的粉笔灰吸入并储存于粉笔灰集灰槽中。

通过吸尘电机气流径向通过面积和抽风风速计算出吸尘电机的单位时间抽风量以及实验得出黑板擦吸收粉笔灰的效率。

结论：通过便携式吸尘黑板擦的擦拭实验，其吸尘效率可达80%，基本达到预期目标。

与同类产品相比，该产品体积小，便于携带，维护成本低，吸尘效果明显。

关键词：便携；吸尘；黑板擦Abstract： Objective The portable blackboard eraser that can absorb the dust is designed，aiming at solving the problem that the blackboard eraser sold in current market can’t absorb the dust. Methods Combine blackboard with vacuum motor， when the blackboard is wiped， the vacuum motor is activated and start to inhale the air near the surface of the wiping blackboard. At the same time， chalk ash which product by wiping the blackboard is sucked and stored in chalk ash collection tank. Through the area of the flow through and the induced draft speed to calculate the amount of ventilation of the dust collecting motor per time and do the experiment to gain the efficiency which blackboard eraser to absorb the of chalk ash. Conclusion The dust collection efficiency of it can reach 80%， which can reach the expectation target， by the wiping experiment for the portable dust collecting blackboard eraser. Compared with similar products， the product is small， easy to carry， low maintenance costs， the effect of dust collection is obvious.Keywords： portable； dust collection； blackboard eraser中图分类号：TS951 文献标识码：A粉笔和黑板作为教学中必不可少的教具使用已有很长的历史，它们对教育事业的发展起到了不可估量的作用，如今很多学校采用白板、PPT课件教学模式，但其不能完全取代传统的粉笔黑板教学模式，课堂教学还是应当以粉笔黑板为主。

基于单片机的智能无尘黑板擦设计摘要：传统的黑板擦很容易造成粉笔屑飞扬，对于教师以及离黑板较近的学生而言都是不健康的。

本文针对传统黑板擦的弊端设计了一款基于单片机的无尘黑板擦，基本解决了粉尘飞扬的问题，同时可以实时监测环境中粉尘的浓度并显示，保证了教师与学生的身体健康。

关键词：智能无尘黑板擦单片机PM2.51.序言随着经济技术的快速发展，虽然国内的很多学校都使用了多媒体教学，但是传统的板书仍然必不可少，而目前使用最多的还是传统黑板擦。

传统黑板擦主要有两种：一种是毛刷类黑板擦，这类黑板擦是利用人造毛与黑板的摩擦将黑板上的字迹擦除；另一种是海绵类黑板擦，这类黑板擦是将海绵放在板擦底座上，外面包裹一层吸尘较好的布料制作而成。

第一种黑板擦字迹清洁程度较好但在擦除过程中很容易造成灰尘的到处飞扬，既不卫生也不利于教师以及学生的身体健康。

第二种黑板擦虽然相对第一类黑板擦灰尘较少，但是随着外层包裹布粉尘的增多，粉尘吸附率大大降低的同时字迹清洁程度也随之降低。

针对传统黑板擦的弊端，本文设计这款基于单片机的智能无尘黑板擦可实现清洁度与无粉尘的双重优点，同时可以检测环境中粉尘指数，便于教师了解教师中的空气质量。

1.硬件设计1.1 整体框架本文设计的智能黑板擦主要包括：主控部分（单片机），粉尘收集电路，显示电路，驱动电路，电源电路以及检测电路。

框架图如图1所示。

图1 整体框架图1.2 主控部分本文采用的单片机是STM32。

STM32具有成本低廉，性能高效，裁剪性强，功耗低等优点[1]，同时该芯片还自带复位电路无需外设复位电路，减少了外电路的复杂程度。

该芯片还集成了低电压检测以及精确的RC振荡器和调压器等电路，集成度高。

工作范围也较宽泛在-40°C至+85°C或105°C之间，使用范围广。

1.3 粉尘收集电路该部分的主要装置为涡轮风机，将毛刷运动过程中产生的粉尘吸收到收集盒中。

风机设置了4档工作模式分别为：启动1档，为了减少元器件的损伤本设计采用的是软起动模式。

电动黑板擦课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解电动黑板擦的基本工作原理，掌握其电路组成和功能。

2. 学生能描述电动黑板擦在使用过程中所涉及的物理概念，如电路、电流、电压等。

3. 学生了解电动黑板擦的发明背景及其在现实生活中的应用。

技能目标：1. 学生能运用所学的知识，分析并简单设计一个电动黑板擦的电路图。

2. 学生能通过小组合作，完成电动黑板擦的组装和调试，提高动手实践能力。

3. 学生能运用科学探究方法，对电动黑板擦的使用效果进行评价和改进。

情感态度价值观目标：1. 学生培养对科学技术的兴趣和求知欲，激发创新意识。

2. 学生在学习过程中，树立环保意识，认识到电动黑板擦在减少粉笔灰尘、保护师生健康方面的重要性。

3. 学生通过小组合作，培养团队协作精神，提高沟通与交流能力。

本课程针对五年级学生设计，结合学生的认知特点，注重理论知识与实践操作的相结合。

课程旨在培养学生动手动脑的能力，提高科学素养，激发创新思维，同时培养学生的环保意识和团队协作精神。

通过本课程的学习，学生能更好地理解电动黑板擦的相关知识，为今后的学习打下坚实基础。

二、教学内容1. 电动黑板擦的基本原理- 电路组成与功能- 物理概念：电流、电压、电阻2. 电动黑板擦的设计与制作- 电路图设计- 组装与调试方法3. 电动黑板擦的应用与评价- 发明背景与现实应用- 使用效果评价与改进4. 科学探究方法- 提出问题、假设与设计实验- 实施实验、数据收集与分析- 得出结论、表达与交流教学内容安排与进度：第一课时：电动黑板擦的基本原理- 引导学生了解电动黑板擦的电路组成与功能- 解释电流、电压、电阻等物理概念第二课时：电动黑板擦的设计与制作- 指导学生设计电路图- 组织学生进行组装与调试第三课时：电动黑板擦的应用与评价- 介绍电动黑板擦的发明背景与现实应用- 指导学生进行使用效果评价与改进第四课时：科学探究方法- 培养学生运用科学探究方法进行实验- 组织学生进行实验数据分析，得出结论教学内容与课本关联性：本章节内容与课本中“简单电路”章节相关，通过电动黑板擦的实际操作，让学生巩固电路知识，提高实践能力。

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。

目录一、摘要 (2)二、设计题目及任务 (2)2.1设计题目 (2)2.2设计任务 (3)2.3任务分配 (4)三、运动方案的设计 (4)3.1整体运动方案设计 (4)3.2毛刷伸长机构设计 (5)3.3齿轮齿条传动机构设计 (7)四、机构尺寸参数确定 (8)4.1毛刷伸长机构确定 (8)4.1.1曲柄滑块机构基本尺寸确定： (8)4.2齿轮齿条及传动机构参数及尺寸确定 (10)五、运动分析 (11)5.1整体运动方案结构简图 (11)5.2曲柄滑块机构运动分析 (12)5.2.1位移分析 (12)5.2.2 速度分析 (13)5.2.3 加速度分析 (13)5.2.4曲柄滑块机构的速度仿真 (13)5.3变位齿轮设计 (17)六、除尘方案的设计与分析及方案确定 (23)6.1除尘机构方案设计 (23)6.2除尘方案确定及基本参数确定 (25)七、设计小结 (27)八、附录 (27)九、参考文献 (38)一、摘要众一直所周知，黑板是我们在学习过程中必不可少的日常教具之一，从小学到大学，我们的学习一直与黑板相伴，这样就离不开另外两样工具，黑板擦和粉笔。

而一般我们平时所使用的黑板擦不但费时费力还会造成粉尘污染，危害我们的健康。

于是根据时代的要求，全自动无尘黑板擦诞生了。

市面上现在也有自动无尘黑板擦，但是都存在一定的局限性和缺点，因此，我们针对这一现象，用我们的想法和创意设计了一款全自动无尘黑板擦，从而改善教学质量。

二、设计题目及任务2.1设计题目全自动无尘黑板擦是利用毛刷的高速旋转从而与黑板产生摩擦，擦除黑板上的板书；同时，利用齿轮与齿条机构实现毛刷的前行，从而使整个黑板擦除干净；为了达到无尘的效果，利用高压静电产生的电场力和小型风扇产生的吸力，将粉尘吸附在清灰网格栅上，完成黑板的擦除之后，撤去电力，使粉尘因重力作用自由下落，落入粉尘收集盒。

工作流程图：见图2-1（a）、2-1（b）打开电源毛刷开始工作粉尘收集关闭电源图2-1（a ）○1毛刷初始状态杆1处于最短状态 ○2杆1开始伸长，杆4开始收缩○3杆1继续伸长。

XXXX技术学院毕业设计题目：自动吸尘清洁黑板擦设计系部现代制造工程系专业名称模具设计与制造班级 xxxxxxxx姓名 xxxxxxxxxxxxxx指导教师 xxxxxxxxxxxx2012年10月30日自动吸尘清洁黑板擦设计摘要该设计主要介绍自动吸尘清洁黑板擦的发展趋势与总体设计；研究背景和方案的确定；整体运动部分的分析；伸缩架的设计；曲柄滑块的设计；凸轮尺寸大小的设计；活动黑板擦的设计；电路部分的设计。

根据设计计算相关数据，采用AutoCAD绘制零件图和装配图，对主要零件采用UG4.0进行三维造型，并完成毕业设计说明书的编写。

关键词：自动吸尘；清洁；黑板擦；设计目录1 绪论 (1)1.1 研究背景 (1)1.2 研究的目的意义 (1)1.2.1 研究的目的 (1)1.2.2 研究的意义 (1)1.3 国内外研究现状 (2)1.3.1 电动黑板擦 (2)1.3.2 吸尘黑板擦 (3)1.3.3 集尘式黑板刷 (3)1.3.4 自动吸尘黑板刷 (3)1.3.5 卫生黑板 (4)1.4 本设计的内容 (4)2 方案的确定 (5)2.1 可行的几种方案 (5)2.1.1 无尘黑板擦 (5)2.1.2 防尘黑板 (6)2.1.3 自清洁黑板 (7)2.2 自动清洁黑板擦方案的选择 (7)2.2.1 所属技术领域 (7)2.2.2 背景技术 (7)2.2.3 发明内容 (7)2.3 小黑板擦的方案确定 (8)2.3.1 简图 (8)2.3.2 小黑板擦的结构及工作情况简介 (8)3 自动吸尘清洁黑板擦的设计计算 (10)3.1 电机的选择 (10)3.2 机构的设计 (10)3.2.1 材料的选择 (10)3.2.2 菱形架几何尺寸及自由度设计计算 (10)3.2.3 曲柄滑块几何尺寸及自由度设计计算 (11)3.2.4 曲柄滑块的运动分析与力学计算 (11)3.2.5 凸轮机构的设计 (15)3.2.6 磨削圆周进给量计算 (20)3.3 滚筒的设计 (21)3.4 吸尘装置的选择 (23)3.5 电路控制的设计 (23)3.5.1 硬件系统的设计 (23)3.5.2 最小系统设计 (24)3.5.3 无线收发模块 (24)3.6 作品三维图及实物图...................................................................................26结论 (27)致谢 (28)参考文献 (29)附录 (30)附录A (30)附录B (33)1 绪论1.1 研究背景黑板历来是各级各类学校必备的教学工具，传统黑板，人工擦拭效率低，粉尘污染严重。

2012年电子设计创新与制作设计报告题目：无尘黑板擦的设计学校：景德镇陶瓷学院系院：机械电子工程学院专业班级：09电子（1）班学生：王佳平学号：0133指导老师：张效华设计时间：2012年04月15日目录1、设计目的 (3)2、部件机构 (3)3、工作原理 (3)4、主要结构设计 (4)5、设计创新点 (5)6、主要设计优点 (5)无尘黑板擦的设计1.设计目的众所周知，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有粉尘污染空气的缺点。

因此，我们就有了“无尘黑板擦”的这个设想。

从而达到使广大师生减少劳动强度及不受粉尘危害、身心健康得到保护的目的。

另外，通过我们调查，目前市场中虽已有自动黑板擦，但大多数都是针对一块黑板，而且使用起来不方便，没有真正达到自动和无尘的目的，因此我们设计了此“无尘黑板擦”。

2.部件机构我构想的无尘黑板不是那么复杂，具体有黑板，导轨，毛刷及无尘装置图13.工作原理在黑板之间设置一个手动毛刷及无尘装置，手动毛刷及无尘装置（图2）来回的移动，将使粉尘擦除掉。

但是带毛刷的横梁上固定较大的盒子使粉尘不会掉落出来，并设置一可以抽动的装尘盒使粉尘掉落在里面，并在擦除后抽出倒掉粉尘！图2（毛刷及无尘装置）4.主要结构设计毛刷及无尘装置（图2）带毛刷的横梁与大盒经螺栓连接，从而达到步调一致的情况。

无尘装置的经导轨的移动达到擦粗粉尘的效果，并封闭的塑料罩盒使粉尘不在脱落在外面，在下面设置一个装尘盒起到接受粉尘并抽动粉尘盒达到清理粉尘的效果带毛刷的横梁（图3）在梁上设置较多的毛刷，从而在往复的运动中达到清理粉尘的效果。

图3（带粉尘的横梁）5.主要创新点无尘黑板实现了粉尘的集中和无尘！6.设计的主要优点在设计过程中，实现了无尘黑板比一般的黑板有很多优点，采取了粉尘集中处理而达到无尘的效果，从而避免擦黑板的过程中产生的粉尘给老师同学带来自身的危害，有环保的效果。