自动擦拭黑板结构创新设计研究范文

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【摘要】目前，虽然多媒体等现代化教育工具已经普遍化，但是数理类课程的讲解与论证中，以及在教育贫困地区，传统的黑板仍然不可或缺。然而传统黑板靠手动擦拭，不仅增加师生负担，同时粉尘会对师生的身体健康造成伤害。因此，创新设计了一种自动擦拭无尘黑板，对该黑板的结构、工作过程等进行了介绍。该黑板实现了黑板擦拭的自动化和无尘化，有利于减轻广大师生的负担，保护师生的身体健康。

【关键词】自动黑板；无尘化；结构创新设计

一、前言

随着科技的发展，多媒体技术正逐渐代替黑板成为主要教学工具，但传统黑板还是凭借其方便，廉价等特点活跃于课堂之上。黑板在现代教育中依然很重要，特别在一些课程的讲授中，如理科类学科的公式推导，受课堂讲解与论证的需求，应用黑板和粉笔授课仍是重要的方式之一[1]，在经济发展落后，教学条件差的地区，黑板仍也是必不可少的。但是传统黑板也存在诸多不足，其主要有两个弊端：①黑板在写满文字后要手动擦拭，且黑板需要反复擦拭再用，这需要老师或学生手动擦拭，费时费力；②粉笔灰尘会对教师和学生身体健康造成伤害[2]。现有研究中，已经有相关电动擦拭黑板和负压吸附无尘黑板[3],但负压吸附还是难以完全根除粉尘的危害，同时其可能会产生较大的噪声。有鉴于此，创新设计一种自动擦拭无尘黑板，实现黑板擦拭的自动化和无尘化，减轻广大师生擦拭黑板的负担，同时杜绝粉笔灰尘对老师和同学身体的伤害，保护师生的身体健康。

二、自动擦拭无尘黑板的结构设计

2.1自动擦拭无尘黑板的整体结构设计

自动擦拭无尘黑板整体结构主要分为擦拭装置，压紧调整装置，传动装置和板擦收纳装置以及控制系统等。如图1所示为自动擦拭无尘黑板的整体结构示意图。传动装置布置于黑板边框的上下两侧。擦拭装置至于黑板板面上，其两端分别连接于压紧调整装置，压紧调整装置与传动装置固连。通过压紧调整装置可以调整擦拭装置的擦拭体与黑板的板面的接触松紧程度，且在传动装置的驱动下，擦拭装置可在黑板板面上往复移动，实现擦拭。板擦收纳装置主要用于在非工作时置放擦拭装置并对擦拭装置的擦拭体进行湿润，清洗和风干。

2.2传动装置的结构设计

传动装置主要包括驱动电机，减速器，滚珠丝杠，丝母，导杆，滑块，支撑块等。支撑块置于板面的四角，支撑块主要用来支撑丝杠和固定导杆，驱动电机经过减速器后与滚珠丝杠连接，丝母和滚珠丝杠相互配合传动。板面下方设置有直线导轨以及与之相适应的滑块。

2.3压紧调整装置的结构设计

压紧调整装置主要由压紧调整装置本体，擦拭装置安装块，压紧螺母，弹簧等组成。如图2所示为压紧调整装置的结构示意图（即图1中的剖视图B-B）。压紧调整装置本体与滑块（或丝母）固接，擦拭装置安装块设置在压紧调整装置本体的内部且可以上下滑动。弹簧设置在压紧调整装置本体与擦拭装置安装块之间，用以向上抵紧擦拭装置安装块。压紧调整装置本体上端设置有压紧螺母，压紧螺母采用双螺母以实现互锁，压紧块与压紧螺母固接。通过旋紧压紧螺母进而使压紧块向下运动压紧擦拭装置安装块。通过该压紧调整装置，使用者可根据擦拭体本体的磨损情况，进而旋紧压紧螺母，使擦拭体本体更好地与板面接触。

2.4擦拭装置的结构设计

擦拭装置主要包括擦拭装置本体，擦拭体本体，齿轮等，如图3所示为擦拭装置的结构示意图（即图1中的剖视图A-A）。擦拭装置本体为圆角等边三角形，其两端面上设置有擦拭装置支柱。擦拭装置支柱与擦拭装置安装块相互固接。擦拭体本体由两块布刷和一块橡胶刷组成且为柔性的，其两端设置有柔性齿带。擦拭体本体套在擦拭装置本体上。齿轮与柔性齿带相啮合，齿轮轴一端与擦拭装置安装块铰接，一端与电机轴连接。在电机带动下，通过齿轮和齿带，可使擦拭体本体绕擦拭装置本体转动，进而可以调整是布刷还是橡胶刷与黑板的板面接触。2.5板擦收纳装置的结构设计板擦收纳装置主要包括喷淋系统，风干系统以擦拭体收纳盒等。擦拭体收纳盒采用全包式设计，内部主要包括喷头，出风口等。非工作时，擦拭装置置于其中；控制系统发出工作信号后，喷淋系统通过喷头喷水打湿擦拭机构中的布刷，然后收纳盒盖打开放出擦拭装置，擦拭装置完成工作流程后，返回收纳装置，盒盖关闭，喷淋系统再次启动进行清洗。在完成一天的使用后，风干系统吹干布刷。

三、自动擦拭无尘黑板的工作过程

首先通过控制系统发出启动指令，板擦收纳装置喷水湿润布刷，然后再在驱动电机作用下，通过滚珠丝杠使擦拭装置向右运动实现擦拭。当擦拭装置触碰到限位开关后，驱动电机停转，待齿轮转动进而使得橡胶刷与板面接触后驱动电机反转，擦拭装置向左运动返回板擦收纳装置内，橡胶刷在返程时对黑板进行抹干，完成擦拭流程，板擦收纳装置再次对擦拭体进行清洗和风干。四、创新点及展望创新设计了一种自动擦拭无尘黑板，对该黑板的机械结构，工作过程等进行了介绍。其采用湿润的布刷进行擦拭，杜绝了粉尘的产生，帮助教师和学生远离粉尘困扰，同时将师生从手动擦黑板中解放出来。该黑板结构简单，便于大批量加工生产，能够适用于各种不同的教学场合，成本低廉，具有良好的应用前景。

参考文献

[1]孟威.新型自动吸尘黑板研制与应用[J].实验技术与管理,2015,226(7):104-106.

[2]李建伟,刘贾铉,张振军.关于对解决黑板擦拭麻烦及粉尘处理的研究[J].山东工业技术,2016(3):189-189.

[3]胡震禹,万卉.一种负压式黑板擦吸尘器的设计及应用[J].武汉船舶职业技术学院学报,2006,5(5):61-64.

作者：徐一航 单位：潍坊中学