自动黑板擦的设计【含CAD图纸优秀毕业课程设计论文】

购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 毕 业 设 计（论文） 题目 自动黑板擦的设计 专 业： 学 生 姓 名： 班 级： 学 号： 指 导 教 师： 完 成 时 间： 文） I 摘要 教室黑板凌乱给教师和学生带来了诸多不便，灰尘漫天给学生健康和教室干净的形象带来影响。个人的身体健康在一定程度上取决于你所呼吸的空气的洁净程度。粉笔教具是目前教学的必备工具，用它来传授知识，是最原始和最传统的主要教学方法之一，粉笔其应用到现在已有几千年的 历史，对人类的教育事业做出了不可磨灭的贡献，随着历史的进步和社会的发展，人类对粉笔教具的认识不断提高，即粉笔给人类教育事业带来进步和做出巨大贡献的同时，也给从事教育事业的教师及学生带来巨大的危害。 根据全国部分城市调研资料显示，随着社会进步和社会节奏的加快，教师职业病率呈逐年上升的趋势，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中国目前职业病中最主要，危害最严重和最广泛的一种。学生近视患病率亦逐年上升，到了异常严重的程度。 本文的设计思路电机通过采用自动送料螺杆的原则驱动，同时对 设计方案进行了包括其机构组成和某些重要结构在内的具体设计。该机构介绍派生关系橡皮擦运动形式和结构参数的工作原理。 该分析机构对研究黑板擦的运动规律具有重要意义。该黑板擦由外壳、减速器、齿轮、轴、轴承、毛毡等组成，黑板擦边缘采用密封装置，外接吸尘管。本文所设计的黑板擦具有收尘效率高，结构简单，清灰方便，成本低，可靠性高等特点。 关键词：黑板擦、粉尘、电动机 文） I a of to to on of is an it to is of to it of of of of to at a to in of to of of an in of a of by s of by to In of by of of of of of is a 文） 录 摘要 . I . 1 章 绪论 . 3 课题研究的背景 . 3 国内外研究现状 . 3 黑板发展的五个重要时代 . 5 课题研究的目的及意义 . 6 本设计的内容 . 7 第 2 章 自动黑板擦方案的确定及工作原理 . 8 设计方案的确定 . 8 工作原理 . 8 第 3 章 自动黑板擦的设计及计算 . 10 电动机选择 . 10 速器的设计 . 10 主要部件的选择 . 10 分配传动比 . 10 参数的设定 . 10 齿轮的设计 . 10 轴的结构设计 . 11 轮的设计 . 11 确定类型、材料及参数 . 11 按齿面接触强度设计 . 12 按齿根弯曲强度设计 . 13 几何尺寸计算 . 15 轴的设计 . 15 材料的选取 . 15 轴的校核 . 16 轴承寿命校核 . 17 键的设计与校核 . 19 第 4 章 结论 . 22 致谢 . 23 参考文献 . 24 文） 3 第 1 章 绪论 课题研究的背景 “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。板书带来的“ 粉笔综合症”已成为广大师生的头号健康隐患。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，却要不断受到粉笔灰尘的侵袭；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”。因为每天上课要写板书、擦黑板，粉笔灰经常把老师弄得蓬头垢面。而且老师总是一边写板书，一边讲解，甚至有时一边擦黑板，粉笔灰也就自然而然地被吸进去。要 是遇到上老师感冒、咳嗽，粉笔灰更是雪上加霜，严重的还会引发哮喘。据估算，一般而言，一名中学语文老师在一节 45分钟的课上，需要写一黑板的板书，而一黑板的板书需要用掉半支粉笔；而一名中学英语老师或数学老师在一节 45分钟的课上，往往需要写 5黑板的板书，大约就要用掉两支半的粉笔。而毕业班的老师一天最多需要上 6节课，就相当于要“吸”掉 12支粉笔 综观国内外教学界，普通常用的黑板擦只是将毛毡放人铁皮盒内，教师上课擦黑板时，飞扬在空中的粉笔灰尘被人吸人肺部，久而久之给师生的身体健康带来极大损害。随着科学技术的飞速发展，我 们利用自己的创造力来研制一种防尘黑板擦，把师生从充满粉笔灰的教室中解放出来就成了刻不容缓的问题。粉尘影响老师及学生的身体健康。并且值日生很难将粉尘清除干净。一般黑板擦有以下弊端：（ 1）无法控制粉笔灰的污染；（ 2）无法使黑板擦拭干净；（ 3）无法清除黑板擦毛层上的粉笔灰；（ 4）一般黑板擦质量差，易坏。 国内外研究现状 1 电动黑板擦 黑板板体上下边缘各设有一组链轮链条组，两组链轮链条组各有一个链轮连接，有可驱动其传动的电机。电动清洁黑板，在板面顶边安装电机，电机转轴横向架设在板面顶边，紧贴板面在其底边 安装横板状清洁器。一种 彻底清洁黑板擦黑板，黑板擦带来回滑动，由于磁铁的作用使黑板擦毛附近，以清洁黑板前。一种自动清洗过程中自动表在哪里清洗向下闭合时，老师向上打开 。两个清洁器分别固定于黑板文） 4 两侧，在黑板清洁的的过程中进行空气清洁。全自动清洁黑板擦，擦板的下表面有毡绒，在擦板下表面四周设有滚轮，擦板中间设有吸尘层，在吸尘层上方还有电池仓，该电池层通过触摸按钮与电路动力装置连接。腕带与黑板油漆刷，刷板，手镯和手链是电路板的背面从表刷，刷设置一个手腕。新型电动黑板装置只要打开开关就可以擦字，使用安全，无污染，用电少 ，寿命长。 2 吸尘黑板擦 擦黑板时粉尘可以吸收，避免粉尘，对环境的污染。真空吸尘器吸尘粉笔擦身体， 在其 小口设电刷 。 小型吸尘器主体顶部设置有除尘口，擦黑板的同时将粉笔尘吸收，避免粉笔尘污染环境。 黑板擦体下部固定设置海绵擦体，侧刷，在黑板擦体上部设置防滑刷，刷掉粉笔灰 。软皮背擦拭自动清洁黑板，用软面皮做成书写面套，下衬铁皮托板，取代传统黑板的硬质板面，面套可前后滚动循环书写使用。 3 集尘式黑板刷 在擦干净黑板的同时又能将粉笔灰收集起来，和普通的黑板刷使用方法相同。集尘式黑板擦，本技术简单合理，擦、吸、滤、排 一气完成，设计了最合理的适用于不同粗糙度的黑板和带孔的毛刷擦板。镀膜粉笔，本产品不脱粉，耐潮湿。新的电除尘黑板，用控制电源，完成工作后，灰尘可以在端部领取一个小盒子，利用电场和电磁感应原理。可制成微型吸尘器无尘黑板擦清洁，除尘工具也可以做广泛应用于写字楼，商业，酒店和家庭。 4 自动吸尘黑板刷 清洁橡皮擦，利用电机的高速旋转会将粉吸入真空，过滤灰尘和废气清洁的空气。自动清洗黑板刷，使用，利用电力可以做，既清洁灰尘，同时也降低了劳动强度，还必须自动擦去灰尘吸入集尘袋，而不是粉尘飞扬，从而保证了洁净室空气。电动 吸尘板擦擦黑板时，不仅有利于无尘黑板表面，更要与所有的灰尘吸进机器，再次以避免灰尘污染，从而在保护环境中发挥作用的接触。自动吸尘黑板擦，使用时动力传动黑板擦擦体在导轨引导下做紧贴黑板的横向运动，擦体两侧的擦条同时做上下运动，将黑板上的粉笔字迹擦去。集尘式快速清洁黑板刷，长度和板的高度，就像一个小一刀切超过几厘米黑板的平均宽度挂在黑板上，你可以自由滑动，集成式黑板干净。防尘清洁黑板，由黑板一块、有小孔的铝合金挡板、一个装粉笔的长方形槽、两个铝合金扣组成。 5 卫生黑板 使用时把粉笔安插在粉笔槽内，为师生使用提 供便利，板面底边的粉笔槽可收文） 5 集师生在板面书写粉笔字所掉落的粉笔灰。具有粉笔灰收集装置的组合式黑板，包括黑板外框，固定板面 A，固定板面 B，活动板面和集尘装置等。便于携带提取粉笔的黑板擦，盒体的下部装有刷体，盒体上部有一盒盖，盒盖和盒体一边铰链连接，盒体和盒盖的另一边接触边分别都装有磁铁。自动清洁黑板，有板面接灰槽，接灰槽安装在板面下方，板面上端设置储水管，储水管下部安装指向板面的喷嘴，板面两侧安装可摆动的清洁刷 黑板发展的五个重要时代 人们交流无非有两种方式，一是口语交流，二是书面交流。而有一种东西 伴随着我们从小长大，一直影响和改变着我们的交流方式，它巧妙而生动地结合了口语和书面两种交流方式，让我们既能看到又能听到，所以从古到今的教学、培训、演讲、会议、宣传等这些需要大量交流的场所，都离不开一个叫 “ 黑板 ” 的工具。在文字发明以前，人们发现木炭可以作画，在欧洲的一些古代岩洞里可以发现古代的一些壁画，画着这些壁画的岩壁从传统意义上讲已经可以称为黑板。但是随着时代的发展， “ 黑板 ” 这个名词也在不断地丰富和完善她自身的内涵，不断地强化和提升她自身的功能。我们中国黑板批发网通过对行业的仔细研究和全局的深入酝酿，提炼 总结出了黑板发展演变史上的五个重要时代： 第一代是写字类黑板：选用的是生产生活中最常见的材料制作而成，主要用普通笔支在表面书写文字为主，如木制黑板、水泥黑板、玻璃黑板和金属黑板等。 第二代是无尘类黑板：为了适应专业书写和安全 环保 的要求，逐渐产生了特制的书写面板材料，既能好写好擦又没有粉尘污染，如普通白板、专业书写级白板、绒布告示板、表格画线板和环保书写膜等。 第三代是 影音类黑板：借助现代科学技术的发展，特别是投影成像类的产品出现，黑板也从简单的文字书写演变到具有图片显现的功能，并且可以整合音响话筒之类配套产 品，图文结合声情并茂成为黑板发展史上一次质的飞跃，比如我们现在常见的亚光投影白板、电动投影白板、投影幕布、复印式电子白板、电子 显示屏、荧光黑板等。 第四代是交互类黑板：图文结合的黑板往往按着事先设置好的图文很被动的显示给听众，这又恰恰失去了黑板与身俱来应该有的随心书写自由演示的优点。直到近几年来 电脑 技术的不断应用和广泛普及，人们终于发明出了一种划时代的革命性产品 交互式电子白板，实现了黑板和电脑互通互联，让浩瀚无穷的互联网可以无限地展现在黑板这方寸之间，任由我们随意点画畅游天地，如压感式电子白板、文） 6 超声波电 子白板、电磁式电子白板、红外式电子白板、激光式电子白板等。 第五代是显像类黑板：这一代产品主要集中解决了交互式电子白板需要各种 外设 硬件来配套使用，把成像显像技术和互联网络技术全部集中在了黑板自身身上，从此黑板包容无限其乐无穷，可以淋漓尽致地为人们交流提供最直接最简单的书写服务，同时又可以声色俱全地提供最高效最丰富的图像服务，如 电视 型黑板、电脑型黑板、手机型黑板、电纸书、数字标牌等。 你读到这里是不是有点惊奇，甚至想大加感叹一下，一块小小的黑板居然有这么多无人知晓的灿烂历史，一块小小的黑板居然为人类的交流发挥 着不可替代的作用！正因为如此，我们中国黑板批发网的全体员工们一直秉乘 “ 让我们的黑板改变您的视界 ” ，从每一个细处，从每一个点滴，都人性化地设计和思考，让每一位用户都能体会到全新的书写感觉，让每一位听众都能享受到全新的视觉效果，已然成为我们永不停歇的夙愿。 课题研究的目的及意义 1、研究的目的 众所周知，黑板是我们日常学习中必不可少的一样教具，而黑板擦是与黑板如影随形的另一样教具。无论是从小学还是到大学，教室里都会使用到黑板和黑板擦，而一般我们平时使用的人工黑板擦不但要用力、费时，还有粉尘污染空气的缺 点。每当下课了擦完黑板的时候教室里就粉尘飞扬，影响了下堂课的教学。这样，不仅危害了老师和学生的健康，同时也给教学带来很大的不便，有时候老师在上面讲课，拿黑板擦转身擦黑板的时候，学生可能会乘机在下面捣乱，因而扰乱课堂秩序，影响了教学质量，因此，就有全自动黑板擦的诞生。为了解决教学工作中的困难和人工黑板擦给老师和同学带来的不便，这样一种自动黑板擦的生产将是教育行业的一大福音。 2、研究的意义 空气中的粉尘对人类健康的威胁是一个全球性的问题，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，很大一部分是由于用人工擦黑板，很多改进黑板的措施应用而生，但是这些设计方案或是不能从根本上解决问题，或是成本太高，从而是这些设计方案在现行的生活中不能普及。为此，设计了一种无尘自动擦黑板机构，该机构能够实现完全自动自动擦黑板，并且能防止粉尘扩散，具有良好的应用前景。粉笔灰是传统黑板 黑板擦 粉笔构架中普遍存在的问题，统计分析表明粉笔粉尘的 90%来源文） 7 于黑板擦的积累粉尘的飞扬与黑板擦清灰过程的粉尘飞扬，黑板擦在清除黑板过程中摩擦起尘仅占 10%，因此，清除积累在黑板擦上的粉尘具 有现实意义。最近推出的白板 白板擦 白板笔构架虽然可以回避这一问题，但是使用成本高，对传统黑板 黑板擦 粉笔构架的替换所需的投入大。目前在我国绝大多数场合的应用条件还不成熟，我国的教育系统仍主要采用传统黑板 黑板擦 粉笔构架模式。近二十年来，我国科技工作者对传统黑板 黑板擦 粉笔购架及其组成中的黑板、黑板擦亦试图做较多的改进出现了若干设想和设计，如无尘粉笔、无尘黑板、电动黑板擦等，有些设计甚至已成为商品，然而，直到目前还没有一项设计或产品真正普及开来，主要问题在于实用性差，应用效果不佳等。粉笔灰尘影响了教育 系统广大师生的身心健康，以影响了使用场合的公共环境卫生。 本设计的内容 自动清洁黑板擦选用电动机来驱动，电机轴上带一个小齿轮，小齿轮为主动轮，由它带动从动轮大齿轮做旋转运动，大齿轮的轴端带有毛毡，毛毡旋转可以擦去黑板上的笔迹，旋转的毛毡分上下两排，可以把黑板擦得很干净。黑板两侧，左边是一根光杠，右边是丝杠，丝杠也是由电动机带动来带着黑板擦做上下进给运动，而左边的光杠只起一个导向的作用。当擦完黑板，黑板擦是停留在最上面的，需要的时候再让它做进给运动。黑板擦的周围是密封圈，同时还装有吸尘口，在黑板擦的右边有一个总的出口，用来把粉尘吸到积尘盒里面，当积尘盒满了再把它打开倒掉里面的粉尘。 文） 8 第 2 章 自动黑板擦方案的确定及工作原理 设计方案的确定 自动选择电机通过皮带传动带动橡皮擦，电机轴功率，通过减速机。减速器再将动力传给主动轮小齿轮，由它带动从动轮大齿轮做旋转运动，大齿轮的轴端带有毛毡，毛毡旋转可以擦去黑板上的笔迹，旋转的毛毡分上下两排，可以把黑板擦得很干净。黑板两侧，左边是一根光杠，右边是丝杠，丝杠也是由电动机带动来带着黑板擦做上下进给运动，而左边的光杠只起一个导向的作用如果擦完黑板擦是留在上面，当你做到这一点，然后进给运动的需要。是一个环形嵌装在橡皮，也与右侧橡皮擦真空口有一个出口总额为尘归尘在框中吸的时候，垃圾桶满了，再把它打开倒出里面的灰尘。 现在学校普遍使用的黑板擦，结构十分简单，仅有擦去黑板上粉笔字的单一功能。这种黑板擦带来的结果是粉笔灰在教室内四处飞扬，造成教室内环境污染，给教师和学生带来诸多不便。无尘黑板擦就是针对这一问题，提供一种可防止粉笔灰四处飞扬的无尘黑板擦。 在擦除黑板，黑板清洁过程中的作用，清洁和灰尘的完成，降低了用户的劳动强度，提高工作效率，整个结构是简单的。 工作原理 黑板的左边安装一根光杠，光杠上下用滑动轴承座来固定在在墙上，右边用一根普通丝杠，丝杠两端用滚动轴承座来固定在墙上，丝杠的上端用大齿轮来带动，由电动机来驱动小齿轮，在由大齿轮来驱动丝杠旋转。黑板擦由电动机带动，它有一个主动轮和五个大动轮、轴、还有轴承组成， 黑板擦的内部结构分为两部分，上面的一排三个轴，下面的两个轴，他们上下左右就从事形成黑板擦整个 。黑板擦内每根轴的端部都连接有一个毛毡，通过毛毡的旋转来擦拭黑板。具体见下图： 文） 9 文） 10 第 3 章 自动黑板擦的设计及计算 电动机选择 经试验作用在 黑 板 面 上 的 应 力 ，则它所需要的压力 ,所需电动机的输出功率为 ,则电动机所需功率为 ，查机械设计常用元器件手册 695 页表 4用率 ，转速 。 速器的设计 主要部件的选择 目的 过程分析 结论 齿轮 齿轮传动平稳 齿轮 轴承 此减速器轴承所受轴向力不大 球轴承 分配传动比 选定的电机的实际转速为 1390r/需要设计一个减速比约为 右的减速器以控制速度。查机械设计课程设计手册可知单机减速传动比为 4 6，为了使减速器结构简单，并且又能达到预想的性 能，选择减速器的传动比为 6。 参数的设定 由传动比计算得 i=6，假设电机的输入轴 0 轴、减速器输入轴 1 轴、输入轴 2、输出轴 3 轴的转速分别为 应于 0 轴和其余各轴的输入功率分别为 1、 应于 0 轴和其余各轴的输入转矩分别为 邻两个轴之间的传动比分别为 邻两轴的传动效率分别为 01 、 12 。 轴号 电动机 0 轴 圆柱减速器 1 轴 2 轴 工作机 3 轴 转速 n(r/00 00 00 00 功率 P（ W） 00 98 96 94 转矩 T（ 1=2=3=轴联接 联轴器 齿轮 联轴器 传动比 i 传动效率 01 = 12 = 23 = 齿轮的设计 选小齿轮的齿数为 9，大齿轮的齿数为 Z2=i 19=114,取 文） 11 于齿轮 传动比较大且为整数，在工作过程中，长时间和同样位置齿轮啮合，不利于齿轮的维护，所以将齿轮 2 的齿数设定为 112，传动比约为 差小于 1%。 试算小齿轮分度圆 的直径 计算公式得， 算纵向重合度= 19 算载荷系数 已知系数 据 ，七级精度，查得动载荷系数得 载荷系数 =实际的载荷系数校正所得的分度圆直径，由式可得 31 / =论： 结论：齿数 191 Z 1132 Z 轴的结构设计 选择轴的材料为 45 钢，调质处理。查表，取 1100 33 110m i n 这是安装联轴器处的轴的最小直径 21d ，此处要开键槽，所以校正值 41( ，联轴器的计算转矩1查表取 K ，则 N m 3 73 1 8 查机械设计手册，选用 3852的 弹性柱销联轴器，其公称转矩为 16000半联轴器的孔径 12轴孔长度 L=20J 型轴孔， A 型键，联轴器主动端的代号为 2*12 应的，轴段 1 的直径 21 ，轴段 1 上的长度应比联轴器主动端轴孔的长度稍长。 轮的设计 确定类型、材料及参数 （ 1）黑板擦为一般工作机器，速度不高，故选用 8级精度（ （ 2）材料选择：由机械设计教材可以选择小齿轮材料为 40质 )，硬度为280齿轮材料为 45钢（调质），硬度为 240者材料硬度差为 40 （ 3）初选小 齿轮齿数 4,设齿数比 齿轮齿数 24=文） 12 取 7。 按齿面接触强度设计 由设计计算公式 3 21 )(1(1)确定公式内 的各计算数值 a、试选载荷系数 b、计算小齿轮传递的转矩； 9 0 = 410 . c、选取齿宽系数 1d ； d、查得材料的弹性影响系数21E a； e、按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 ，大齿轮的接触疲劳强度极限 ； f、计算应力循环次数 (设擦体寿命 10年，每年工作 210天，每天工作 8小时） 0 0811 2 5 160 ; 991 100 3 01 g、取接触疲劳寿命系数 h、计算接触疲劳许用应力 取失效概率为 1%，安全系数 S=1，得： M P 4 06 0 l i 25 5 l i 22H 。 （ 2）计算 a、试计算小齿轮分度圆直径 入 H 中较小的值 ; 文） 13 = 32.2 2 . 51 8 9 . 83 . 24 . 21100 . 5 7 31 . 33 24 b、计算圆周速度 v t /00060 1 c、计算齿宽 b d、计算齿宽与齿高之比 齿高 t 算载荷系数 根据 ， 8级精度，由图 10 直齿轮 ;1 FH 查得使用系数 ;1用插值法查得 8级精度，小齿轮相对支承非对称布置时， ;由 查图 10故载荷系数 f、按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径，得 0 0 11 3 g、计算模数 m . 按齿根弯曲强度设计 弯曲强度的设计公式 3 211 )(2(1)确定公式内的各计算数值 文） 14 a、查得小齿轮的弯曲疲劳极限 ；大齿轮的弯曲强度极限;380a b、取弯曲疲劳寿命系数 ;1 c、计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数 s= M P M P 。 d、计算载荷系数 k e、查取齿形系数 1F ； f、查取应力校正系数 1S ； g、计算大小齿轮的 0 1 3 7 3 11F F 0 1 6 4 8 7 6 S a 2F a 2 F 大齿轮的数值大 （ 2）设计计算 3 211 )(2 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数 m=m=于齿轮模数 m 的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力， 而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，可取由弯曲强度算得的模数 m=查机械原理教材表），按接触强度算得小齿轮的分度圆直径 出小齿轮齿数， 文） 15 0 1 大齿轮齿数 ,取 08. 几何尺寸计算 （ 1） 计算分度圆直径1 0 8 查机械设计教材