半自动除尘黑板擦的设计

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。

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。

新型环保黑板擦的设计-建筑环保论文-建筑论文——文章均为WORD文档，下载后可直接编辑使用亦可打印——引言传统黑板擦在擦黑板时容易造成粉尘飞扬、黑板擦不干净、黑板擦使用寿命短、浪费人力等问题。

针对这些问题，我们设计了一款新型环保黑板擦，该板擦具有吸尘、清洁高效、节省人力、太阳能充电、节省人力等优点。

全面改善传统板擦的缺点，具有广阔的市场前景。

1.工作原理该板擦利用太阳能板对整个系统进行供电，利用单片机对整个系统进行控制，通过红外传感器采集的黑板信息进行处理后对电机进行控制，达到对板擦进行控制擦字、规避黑板边缘的目的。

板擦通过真空负压和磁吸式原理紧紧吸附黑板，底部毛刷对黑板进行清理擦拭，同时内部风机转动吸入粉尘，板擦内顶部装有静电吸附板，通过静电对粉尘进行吸附，当吸附的粉尘过多时，侧面的刮尘器自动将粉尘刮入装有水的水袋中。

2.设计方案2.1电力系统板擦顶部装有太阳能板，将太阳能转化为电能存入板擦内的电池当中，通过板擦内的稳压装置稳压，对板擦进行供电，同时板擦内部装有锂电池，锂电池具有充电时间短，能量比较高，使用寿命长等优点。

同时可以利用家用220V电源对黑板擦进行充电。

2.2单片机控制系统该黑板擦利用单片机作为核心控制系统，单片机具有反应速度快、信息处理时间短、抗干扰能力强等优点。

当红外传感器采集到黑板上字迹、边缘等信息时，将信息传给单片机，单边机对信息进行处理并对电机进行控制，板擦自动移动到相应位置。

2.3除尘系统板擦内部正中央装有小型风机，当板擦进行工作时，板擦内部的风机旋转，产生向内的吸力，将粉尘吸入板擦内部，板擦内部装有静电吸板，通过顶部的静电吸附板对粉尘进行吸附，当吸附的粉尘过多时，侧面的刮尘器将粉尘刮入收集带中，收集袋中装有少量水，防止粉尘的飞扬，达到对粉尘的吸收处理，实现了擦黑板时的无尘化。

2.4动力系统板擦内部装有5V小型电机，通过电机的转动带动板擦的移动，当板擦移动到边缘时，根据单片机的控制电机反转，达到反向移动的目的，当需要转弯时，板擦前面两个辅轮转动，带动板擦转弯，实现板擦的转弯移动。

自动黑板擦设计说明书指导老师：潘军设计者：石方棋、周宇、李明峰、张赟、黄远山1、研究背景及意义在传统教学模式中，黑板、粉笔以及黑板擦是教学中不可或缺的三大工具，但传统的擦黑板方式费时费力，漫天飞舞的粉尘严重的影响着师生的健康。

此自动黑板擦运用机械原理并加入防尘装置，在减少师生体力消耗，提高课堂教学效率的同时也大大降低了粉尘对师生健康的损害。

2、设计方案2.1总体设计构想为了使圆筒式黑板擦沿黑板左右移动及其自转来提高擦黑板效果，并满足黑板擦滚筒受力一致以保证黑板擦的平稳运行的要求，在滚筒上下两端装有相同规格的螺杆来进行相同的动力传导，以上部为例，设计两根螺杆，分别用来控制黑板擦的左右移动和自转。

在圆筒式黑板擦周围安装防尘壳，防止粉尘飞散。

2.2动力传导方案比较⑴要求滚筒有一定的移动速度以节省擦黑板所用时间，并要求滚筒受力均衡以保证运行平稳。

方案一：只在黑板上部或下部安装动力传导螺杆来带动滚筒的自转和左右移动，此设计虽在制作过程中较简单，成本也较低，但因动力来源只有一端，在擦黑板这种摩擦力很大的情况下，由受力不一致导致的两端运动不协调不但降低了擦黑板的效果，也减少了机器的使用寿命。

方案二：在黑板两端对称安装规格相同的动力传导螺杆，此设计虽然增加了制作成本和制作难度，但能很好的保证滚筒上下两端受力一致，提高擦黑板的效果，延长机器的使用寿命。

⑵要求滚筒有一定自转速度，以保证擦黑板的效果。

方案一：使用带动滚筒左右运动的螺杆带动滚筒自转。

这种方法降低了设计难度，减少材料的使用，降低成本；其缺点是，滚筒的左右移动与自转共用螺杆，无法保证擦黑板的力足够大。

方案二：单独使用螺杆来带动滚筒自转。

虽然使用单独螺杆增加设计难度，制造成本也相应增加，但可以保证提供滚筒足够的自转力，以此提高擦黑板的效果。

3、工作原理及性能3.1工作原理⑴电动机W输出动力，如图3-1、3-2通过皮带1将动力传至齿轮a，再由皮带2和齿轮b、c将动力传至螺杆A、B3-1 3-2⑵如图3-3、3-4，通过A杆和x的动力转换来控制滚筒黑板擦Q较为缓慢的左右移动，通过B杆和齿轮y的动力转换来控制滚筒较为快速的转动，进而达到擦好黑板的目的3-3 3-4⑶如图3-5，在滚筒黑板擦下部加装防尘板R，防止粉尘落入螺杆影响正常运行3-5⑷如图3-6，通过加装防尘壳P来有效的防止滚筒黑板擦Q快速转动时引起的粉尘乱飞现象，有效的保护上课环境和师生健康3-64、创新点及应用一、创新点1、采用了分立的螺杆传导动力，较好的解决了黑板擦的左右移动较缓慢而滚筒自转需要较高速度之间的矛盾。

创新黑板擦机构设计
方案分析：空气中的粉尘对人类健康的威胁是一个全球性问题，空气中的粉尘进入人的呼吸道会引起各种疾病。

给青少年们创造一个无尘的学习环境尤为迫切。

学校教室粉尘产生的原因，很大程度上是因为用人工黑板擦，因为，设计了一种无尘自动檫黑板机构。

该机构能够实现完全自动擦黑板，并且能防止粉尘扩散，具有良好的应用前景。

结构简图：
可行性分析：首先，图一中各机构可按其长度方向中心线分为两部分，其中右半部分比左半部分多出一个机架10以外，其余部分完全依中
心线对称，安装杆1，11与导轨2,17在同一平面内，他们组成的平面在黑板背面且通过aa’，b‘b’，cc’，dd’与黑板边框连在一起；导杆长度要小于导杆铰接中心到离他较远端黑板边缘距离，以使导杆能在黑板面内自由摆动; 距离最近是应满足三者长度之和应小于长度，以使滑块15与6运动过程中始终不干涉；机架10与齿轮4在垂直与黑板面方向上的距离要大于导杆的宽度，以保证导杆7能顺利的摆动；cc’与dd’比较长或黑板擦及其相连零件整体比较窄，以满足板擦到达最高位置时板擦刚好在黑板外部，以使写字时能够充分利用黑板面。

其次，在图2、3中应满足如下几何关系：板擦毛刷应全部位于板檫与板檫套下边沿之下，以防止板檫套在运动时与黑板发生摩擦；板檫罩的宽度应等于约3倍的板檫套宽度且板檫罩下边沿应在板檫套下边沿之下，从而使粉尘比较充分的进入板檫罩；板檫罩下板约向上倾斜10度左右以收集更多的粉尘延长擦黑板罩的周期。

优缺点分析：自动式擦黑板能较好地利用其机构的对称性实现其运动的合理性与受力的均匀性，板擦罩的引入减少了粉尘的扩散，有效的避免了师生的身体收到粉尘的侵害，黑板檫与黑板之间压力可自动调节，易于拆卸安装，与维修。

不美观，占面积大。

自动擦黑板机装置的总体设计张辉冯松张微袁伟内容提要：1．任务分配2．设计创新性3．市场调研及需求分析4．概念设计5．方案结构化6．方案评估7．可靠性设计任务分配：张辉：总体概念设计，基于CA TIA有限元分析，公理设计，VB动画演示制作，PPT 演示文稿制作，任务报告整理。

冯松：基于CATIA的结构设计，PPT演示文稿整理。

张微：可靠性设计，有限元分析，PPT演示文稿的整理。

袁伟：市场调研，PPT演示文稿的整理。

一、设计创新性：第一：本次设计的核心装置齿轮连杆的动力传递系统及执行机构是创新点。

尤其是动力传动系统，巧妙地运用了不完全齿轮实现执行机构的往复摆动，并且达到了结构的布局合理和紧凑。

另外执行机构高度模拟了人体的运动，巧妙地设计保证了产品的效果。

第二：另外本次设计的产品是市场上目前很少见的产品，本设计弥补了这个空缺，市场前景看好。

产品的开发流程分为产品设计规划、方案设计、技术设计、施工设计四个部分。

本设计进行到技术设计部分，很多细节问题并没有涉及，也有很多地方值得改进，其具体的价值还有待市场的考验。

目前类似的产品主要还是一些专利和设想，真正投入市场的几乎没有。

另外这些专利和设计在我们看来有明显的缺陷和不足之处。

现在市场上流行一种“电动吸尘黑板擦”，这种产品和本设计有一定的相似之处，但二者还是有明显不同之处。

“电动吸尘黑板擦”如下图（右）所示，它算是一个半自动产品，而本设计是全自动产品。

另外还有一些专利也是设计了全自动的擦黑板机，但在我们看来他们的设计有很多不足之处，这正是这一类的产品迟迟不能投入市场的原因。

比如有一种专利，它的擦黑板原理仅仅是利用了旋转的运动，这样擦拭效果会很不好，粉笔末不是擦下黑板，而是涂抹在黑板上，效果很差，另外这种方法会有明显的擦拭死角，即长方形黑板的很多地方是无法擦到的。

比如还有一种专利是利用了简单的往复运动来擦拭，这种运动形式不仅实现复杂成本高，而且需要很高的运动速度。