全自动无尘黑板擦的设计

1、机械设计方法学 - 15 -目 录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc327428128 一、明确设计任务 PAGEREF _Toc327428128 h - 2 - HYPERLINK l _Toc327428129 二、确定系统的总功能 PAGEREF _Toc327428129 h - 4 - HYPERLINK l _Toc327428130 三、总功能分解 PAGEREF _Toc327428130 h - 5 - HYPERLINK l _Toc327428131 四、设计方案 PAGEREF _Toc327428131 h - 6 - HYPERLI

2、NK l _Toc327428132 五、方案评价 PAGEREF _Toc327428132 h - 10 - HYPERLINK l _Toc327428133 六、最终方案 PAGEREF _Toc327428133 h - 12 - HYPERLINK l _Toc327428134 七、功能的优化及改进方向 PAGEREF _Toc327428134 h - 13 - HYPERLINK l _Toc327428135 八、结束语 PAGEREF _Toc327428135 h - 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

3、。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“

4、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。另 外，经过我们的调查，市场中也已存在不少类似产品，但这些产品中绝大多数并没有完全实现“全自动”与“无尘”的结合，甚至有些产品反而使操作更复杂，没有真正达到自动和无尘的目的。针对这些问题，我们所设计的本套全自动无尘黑板擦不仅实现了“全自动”与“无尘”的完美结合，真正做到了操作简便、安全，而且整套装置是根据现已有的黑板设计的，在原有黑板上只需经过改造，即可成为本

5、产品，所以，该产品较同类产品更具有竞争力，更具有广阔的市场前景。（2）目标消费群我们产品的目标消费群主要是学校，全自动无尘黑板擦会给他们带来很大的方便。首先，全自动黑板擦不需要人工擦拭，为老师节约了不少时间；其次，全自动黑板擦的工作效率较高，能在短时间内很好的对整块黑板进行擦拭；最重要的一点是可以有效地吸收粉尘，减少粉尘对老师和同学身体的危害，真正地做到无尘。而且产品的高质量、合理的价格以及一些人性化的设计也会吸引相当一部分用户。综上所述，这个产品的市场潜力很大。设计要求1功能擦黑板实现自动化，有效地吸收粉尘2适应性目标市场：学校3性能将自动擦黑板和吸收粉尘结合在一起，使用便捷又环保4可靠性可

6、靠性很高5使用寿命可长期使用6经济成本成本较低7安全生产安全，使用安全8包装运输包装运输要求低二、确定系统的总功能全自动无尘黑板擦的总共能：擦黑板实现自动化，有效地吸收粉尘，使用便捷且环保。三、总功能分解1、擦黑板的自动化要使黑板擦实现全自动：（1）可以通过控制黑板的上下移动来实现黑板擦的自动擦除；（2）控制黑板擦的移动，实现擦黑板的自动化。 2、吸收粉尘（1）利用吸尘器原理，把粉笔灰抽进黑板擦内壳内，控制粉尘污染；（2）利用静电吸附粉尘。四、设计方案1、黑板擦的自动化方案一：黑板的上下移动电动机通过减速器与链轮连接，通过链传动控制黑板的移动，而电动机的正反转则可实现黑板的上下移动，按下上升按

7、钮时电动机正转，带动外侧的黑板向上移动，内侧的黑板向下移动；按下下降按钮时电动机反转，带动外侧的黑板向下移动，内侧的黑板向上移动。同时，在上边框的内框和外框顶端各安装一个行程开关，当黑板运动到上边框或下边框时，触及行程开关，使电路断开，电动机停止转动，实现黑板运动的自动停止。电动机带动链传动的简图如图1，减速器输出轴与下链轮联接，内侧黑板与内侧链条相连，外侧黑板与外侧链条相连，从而实现两块黑板的同步、反向的运动。电动机及减速器装置电动机及减速器装置下链轮上链轮外侧黑板内侧黑板图1 链传动的简图方案二：黑板擦的移动采用滑轮传动的方式，电机轴上绕线通过滑轮绕线进而对黑板擦进行牵引；控制电机正反转可

8、以实现黑板擦的往复运动。 图2 滑轮传动简图方案三：黑板擦的移动方案采用汽车雨刷的原理，即在黑板底部安装一摆杆，摆杆上固定黑板擦，通过电机控制摆杆往复运动，以达到擦拭黑板的目的。图3 摆杆运动简图2、吸收粉尘的装置方案一：利用吸尘器原理，在吸尘黑板擦内安装一个小型的电动抽气机，把粉笔灰抽进黑板擦内壳内，控制粉尘污染。 图4方案二：受带电体能吸引轻小物体的启发，选择电场力作为突破口。采用电子控制电路产生高压（低于36伏），使黑板擦带电，靠静电作用吸尘，见图四（电子控制结构图）。 图5采用一节5号电池供电，脉冲电路产生脉冲，为高压形成作准备，极性切换作用使黑板擦带上正负两种不同电荷，使吸尘和除尘时

9、产生相反的静电力。五、方案评价1、黑板擦的自动化方案一：黑板的上下移动优点：实现了擦黑板的自动化，节省了上课时间，提高了上课效率。缺点：电路比较复杂，黑板移动起来有点笨重，不方便，而且成本比较高，安全度也不是很高。方案二：黑板擦的移动优点：不仅实现了擦黑板的自动化，省时省力，而且比较轻便，成本较低。缺点：装置运动时，可能会产生噪声。方案三：黑板擦的移动 a.实现了擦黑板的自动化，节省了上课时间，提高了上课效率；b.制作简单，也比较便捷，成本较低，而且安全度较高。2、吸收粉尘的装置方案一：优点：能够吸收一部分粉尘，减轻对人体的危害缺陷：（1）黑板擦的毛层质料是化纤，且毛层稠密，在擦拭时，毛层与黑

10、板间摩擦力不大，容易产生打滑现象，导致擦拭不净，而且毛层上粉笔灰不好清除，更是不能很好控制粉尘污染。（2）吸尘孔眼共有六排，每排2个，过少的孔眼，导致能被吸进的粉尘不多，未能发挥其真正的作用。（3）小型抽气机的功率不大，吸力不足，其使用价值大大逊色。改进方案：总结方案一的经验和不足，结合市场需求，改进技术。技术上的改进有如下：（1）毛层质料的变化。第二代产品用羊毛，柔软性好，吸附性强，且毛层如皮鞋刷一簇簇地排布在擦板上，使黑板擦拭得更干净，更使粉尘不沾毛层，这完全是一次原料革命，充分利用了可回收资源，避免了资源浪费。（2）吸尘孔眼每排增多一个，增大了粉尘被吸进内壳的空间和机会，这也是一个大改进

11、。（3）增大了抽气机的功率，使得吸力更大，更好了吸取粉尘。方案三：不仅能够有效地吸收粉尘，而且可靠度较高，成本较低，实用性强。六、最终方案通过以上方案的比较，对于实现擦黑板的自动化，方案二、三实用性较强，可靠度较高；对于有效地吸收粉尘，方案二可靠度、安全性较高。综上所述，实现擦黑板的自动化的方案三与吸收粉尘装置的方案一的改进方案或者方案二组合起来比较合适。七、功能的优化及改进方向在实现黑板擦的自动化时，方案三中黑板擦可能无法很好的保持在一个严格的水平面上运动，可以用曲柄滑块机构代替摆杆来带动整个黑板擦的运行，实现全自动黑板擦的功能，因为曲柄滑块机构较摆杆运动更加平稳，性能更加稳定。 在设计吸收

12、粉尘的装置时，可以将方案一的改进方案与方案二结合起来，这样能够更有效地吸收粉尘，达到除尘的目的。八、结束语短短的几周时间，我们学到了很多的东西，从总体的布局到局部的设计，要考虑的东西很多很多。我们认识到，一个好的设计师在需要具有优秀的专业基础能力的同时，还需要具有知识的综合能力和创新能力等。而我们在这方面显然还差得很远，但有幸的是通过这次创新设计，我们更加清楚地认识到了这一点，也为我们指明了以后的努力方向。此次创新设计，更加增强了我们对创新的兴趣，对设计的热爱，看着自己画出的每一条线、写出的每一行字，心里总有些激动，我们知道那是收获时幸福的喜悦！在对自己的努力进行肯定的同时，我们也认识到了自己的诸多缺点与不足：一是绘图能力还不够强，作为一个机械专业