防尘黑板擦的设计

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。

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。

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。

便携式电动无尘黑板擦的设计提出了一套由电源管理芯片、电机驱动器和单片机等一系列元器件组成的便携式无尘黑板擦的设计方案。

锂电池供电技术为装置的续航能力提供保障，模块化设计思路降低了装置的后期维护难度。

实验结果表明依据该方案设计的装置有效的解决了扬尘问题，且具有小型化、便携式等特点。

标签：无尘黑板擦；锂电池供电技术；便携式1引言无尘黑板擦相比普通黑板擦具有擦拭扬尘少的特点，能有效保护师生健康，从而很受教师和学生欢迎，大有取代传统黑板擦的趋势，具有广泛的推广前景。

近几年来，大量研究者们发明了多种无尘黑板擦，各有优势，但是避免不了的几乎都有很多缺点，最明显的例如：体积较大、仅限一块黑板、电网供电、成本高等。

空气负压原理是个很好的除尘理论，但是利用好该原理却是设计中的难点，为了达到更好的除尘效果，大多会用到高转速大容量的电机，这样导致驱动电路庞大复杂，而且设计的除尘装置体积必然较大。

要想基于该原理设计一款无尘黑板擦，并且解决体积、可移动性等多种因素与除尘效果之间的矛盾，必须认真思考重新设计整体电路。

基于上述问题，本文提出一种采用L9110S马达驱动器驱动空心杯航模直流电机产生空气负压，利用单片机控制技术、锂电池充放电技术、合理的模具设计等方法设计无尘黑板擦的方案。

最后进行了实物测试，得出有效性结论。

2系统设计方案本系统采用STC15W408AS单片机作为主控芯片，外围电路主要由电机驱动电路、控制电路、电量检测及显示电路、电源管理电路、报警电路组成。

系统结构框图如图1所示。

3电路设计及流程控制3.1电机驱动电路设计整个系统中，电机的选用很重要，决定了黑板擦的吸尘效果和电路的主要功率。

空心杯直流电机就可以达到这样的效果。

其采用的是无铁芯转子，由于转子的结构变化而使电动机的运转特性得到了极大改善。

主要特性有：功耗低、重量轻、转速高、受控性能好。

要想实现直流电机的正反转，需要搭建一个H桥驱动电路，但受限于本系统PCB板的面积，选择集成芯片驱动是一个很好的方案，电路图如图2所示。

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。

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。

低刖H EBEINONGJI摘要:针对教学中黑板擦存在擦除不干净、粉笔灰四处飘散的问题,我们设计了一款新型的除尘粉笔擦，这款新型黑板擦用水溶的方法防止粉尘飘散，高效清理粉笔灰尘，内装有喷水装置和风扇，在清理黑板的同时可快速风干，大大减少了等待时间。

该型新款黑板粉笔擦使用简单、方便且环保,有很高的使用价值。

关键词：除尘；水溶;黑板擦;环保除尘黑板擦的设计与应用太原工业学院闫乙伟李淑青左赞杨镇丞石纪贤朱瑞文雅大多数学校教学中仍使用粉笔书写。

因其具有廉价易使用的特点,除教学之外,亦有用到粉笔黑板之处，但其粉尘大、难清洁、有擦痕的缺点仍未改变。

据统计，教师职业病呈逐年上升的趋势,职业病呈现多样化方向发展，其中粉尘引起的尘肺以及各种急慢性呼吸道疾病是目前职业病中最主要、危害最严重的一种，其中男性教师慢性患病率58.53%；女性教师慢性患病率61.06%%为响应国家绿色环保低碳计划，最大可能减少环境的污染,我们设计了水溶性除尘黑板擦,它能解决粉尘对身体造成伤害的问题,并能延长黑板的使用寿命。

近年来，已有不少文献、专利涉及无尘黑板擦，但各具特点O 文献冋中可得到:其产品若运用于实际，只能够实现板擦左右水平移动,并不能上下移动;以擦洗黑板为目的的产品，效果并不理想o文献旳虽用到清洁能源,但充满电后使用时长过短,并不实际。

文献呻的产品空间利用率过低，要实现对黑板擦持续充电，那便意味着要一宜连接到太阳能集光板，操作过于烦琐。

与前人黑板擦的设计相比，本黑板擦的优点:极大地降低了粉尘飞扬的可能性，减少对使用者的伤害;对黑板有更好的清洁作用，易于使用，空间利用率高,更具有实际应用性。

以下主要从模型介绍、模型各部分的设计原理和结论三个部分论述除尘黑笔擦的设计与应用。

1除尘黑板擦的模型介绍除尘粉笔擦的结构如图1所示，它的形状是一个长方体，长X宽X高为15cm X7cm X4cm,体积小,便于携带,方便使用。

图中,1是储水口,方便储存水。

吸尘黑板擦的设计摘要粉笔和黑板是最原始和传统的主要教学方法之一，粉笔从被发明到其应用到现在已有上千年的历史，对人类的教育事业与社会的发展做出了不可磨灭的贡献。

但随着社会工作和生活节奏地加快，教师职业病率逐年呈上升的趋势，教师职业病呈现多样化方向发展，其中由粉笔粉尘引起的肺痨所带来的危害几乎可以和吸烟带来的害处相提并论，教师繁重的备课带来的疲惫以及粉尘带来的健康问题正在影响着当代教师的身心健康。

鉴于这种教室里的顽疾，从擦黑板的根源找到了突破口，通过简单的改变黑板擦的内部结构，不加任何驱动装置，让擦黑板的粉末吸入黑板擦的内部。

关键词黑板擦；单向齿轮；吸尘器1 方案的终确定1.1 装置各结构的简要介绍外壳采用了可以伸缩的装置，这不但保证了其能够很好的挡住粉尘的外泄，同时也可以保证其与黑板的摩擦适中，从而达到了即能达到设计要求，也不影响具体工作的目的。

板擦装在离外壳有一定距离的地方，而且板擦位置固定，材料也和普通黑板擦完全一样，只是在板擦四周，装有四个小轮子（轮子的具体作用，后面会具体说明）。

吸尘装置是此次设计的重点，绝大多数的工作量都在这上面，下面分四个方面来对此点进行说明：1）动力源：在黑板擦四周有四个轮子，在擦黑板时，轮子会和黑板接触，转动而为风扇的转动提供动力；2）传动装置：齿轮和传动杆。

轮子的转动，通过斜齿轮将动力传给传动杆（此时斜齿轮起到的作用是改变力的方向），传到板擦后面的齿轮中，然后再通过齿轮带动风扇的转动，达到动力的传输；3）吸尘动力来源：风扇转动，而风扇设计成为离心式的装置，从而通过吸尘管将外壳里面的粉尘吸进粉尘袋中；4）粉尘袋：粉尘袋是透气的，但是中间有一层格挡粉尘的物质，这样既保证了空气的流通，从而可以实现吸尘过程，又保证了粉尘的流失。

2 吸尘装置动力结构与工作过程的具体分析1）齿轮传动结构不但紧凑、效率高，而且寿命长。

在工作过程中，双面齿轮副存在沿齿高方向的侧向滑动，而且还有沿齿长方向的纵向滑动。

全自动防尘黑板擦摘要：为快速有效的完成教室内擦黑板的工作，同时吸收擦黑板时产生的粉笔灰，以达到在减少教师的授课压力的同时保证对教师身体健康的保护效果。

本文设计出新型全自动防尘黑板擦。

设计主要实现了电路控制技术、水路控制技术、以及烘干技术的综合应用。

与此同时可实现对黑板擦拭的远程控制，达到快速便捷擦拭黑板的效果。

关键词：电路控制；水路控制；烘干技术；远程控制引言：尽管目前多功能媒体教学设备已经大量的出现于教学课堂，但板书教学仍然作为一种不可或缺的教学模式出现在课堂上，是教师授课最原始也是最有效的教学途径。

然而普通传统黑板擦（见右图）擦拭效率低下，往往不能很好的完成擦拭干净的任务，既费时又费力，却收不到良好的效果，并且在擦拭时会产生大量粉笔灰，对老师、前排同学的造成身体上的伤害。

基于上述缘由，我们设计了这种全自动防尘黑板擦，黑板擦整体由金属滑轨，齿轮转动机，水源泵头，以及烘干机组成。

通过采用小型电动机作为动力源，利用齿轮咬合力来实现黑板擦的移动，带动板擦左右移动从而达到清洁黑板的目的。

其优点是设计结构简单合理，不仅造价低，而且操作方便，减少了粉笔灰的掉落，有利于老师和同学们的身体健康。

其缺点是不易控制其出水量以及烘干机的功率输出，而且运转时可能会产生一定量的噪音，打扰同学们正常学习，其次，其对黑板的擦拭不能进行小面积的擦拭，仍然不能解决上课期间老师黑板擦拭的工作需求。

图-1 传统黑板擦图-2全自动防尘黑板擦目录一、作品核心创意： (1)1、创意产生过程 (1)2、核心思路描述 (1)（1）设备器材 (1)（2）设计方案 (1)二、创意可行性分析 (2)1、技术实现思路 (2)2、相关技术分析 (2)红外遥控技术 (2)传动机构 (3)3、预计技术难点 (3)三、创意应用前景 (3)1、应用场景 (4)2、市场需求 (4)3、推广模式 (4)四、讨论与总结 (4)[参考文献] (5)一、作品核心创意：1、创意产生过程传统黑板擦擦拭效率低下且擦拭效果较差，而且擦拭过程中产生大量粉笔灰对老师同学的身体健康带来损害，既无法满足较多板书课程的擦拭需要也不符合产品对人伤害最小化的原则。

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。