无尘黑板的创新设计.doc

序号： 编号： 长江大学大学生科技创新项目立 项 申 请 书项目名称： 新式自动无尘黑板 院系名称： 机械工程学院 申请者姓名（集体名称）： 类别：（ ）自然科学类学术论文（ ）哲学社会科学类社会调查报告和学术论文（）科技发明制作类长江大学大学生学习创新中心说 明1申请者应在认真阅读此说明各项内容后按要求详细填写。2表内项目填写时一律用钢笔或打印，字迹要端正、清楚，此申请书可复制。3序号、编码由学创中心办公室填写。4国家或省部级以上项目子项目须附相关证明材料。5所附的所有相关材料必须是中文（若是外文，请附中文本），请以4号楷体打印在A4纸上，附于申请书后，字数在8000字以内（文章版面尺寸14.522cm）。6其他相关事宜请向校团委科技部咨询。7地 址：长江大学东校区工字楼一楼科技与社会实践部办公室联 系 人：辛 清联系电话：8060843申请者的承诺书我保证如实填写本表各项内容。如果获准立项，我承诺以本表为有约束力的协议，遵守学校关于大学生科研的有关管理规定，按计划认真开展研究工作，取得预期研究成果。学校有权使用本表所有数据和资料。 申请者（签章）： 2013年 09 月 07 日A. 申请者情况说明：1必须由申请者本人按要求填写，申请者情况栏内必须填写 2本表中的学籍管理部门签章视为对申请者情况的确认。申请者情况姓 名 性别出生年月所在院（系） 班 级专 业入学时间联系电话1联系电话2合作者情况姓 名性别年龄学历所在单位资 格 认定院（系）学籍管理部门意见 是否为目前正式注册在校的全日制非成人教育、非在职的学生（含专科生、本科生）。是 否若是，其学号为： （部门盖章） 年 月 日院系负责人或导师意见 本项目是否为课外学术科技或社会实践活动。 是 否负责人签名： 年 月 日B. 项目基本情况项目全称 新式自动无尘黑板项目来源（）自主项目（ ）国家“863”、“973”计划项目子项目 （ ）国家基金项目、国家科技攻关项目子项目（ ）其它省部级以上项目子项目项目指导教师李宁专业指导教师预计完成时间2014年 04 月自然科学类项目选填作品分类（A） A机械与控制（包括机械、仪器仪表、自动化控 制、工程、交通、建筑等） B信息技术（包括计算机、电信、通讯、电子等） C数理（包括数学、物理、地球与空间科学等） D生命科学（包括生物、农学、药学、医学、健 康、卫生、食品等） E能源化工（包括能源、材料、石油、化学、化 工、生态、环保等）预期成果结题形式实物、产品 模型 图纸 磁盘 现场演示图片 录像 样品 论文 专利社会科学类项目选填作品所属领域 （ ）A哲学 B经济 C社会 D法律 E教育 F管理调查方式走访 问卷 现场采访 人员介绍 个别交谈 亲临实践 会议 图片、照片 书报刊物 统计报表影视资料 文件 集体组织 自发 其它预期主要调查单位及调查数量 省（市） 县（区） 乡（镇） 村（街）单位 邮编 姓名 电话 调查单位 个 人次预期成果A.专著B.论文字数C.研究报告D.其他第5页 共17页C. 项目设计论证选题：1. 本项目国内外研究现状述评;选题的意义。2. 内容：本项目研究的基本思路和方法；主要观点。3. 预期价值：本项目理论创新程度或实际应用价值。4. 研究基础：项目负责人已有相关成果；主要参考文献（限填20项）。（请分4部分逐项填写，项目设计论证部分不超过4000字）。1、（1）本项目国内外研究现状述评目前，黑板的研究方向朝高科技化发展，出现了很多集机电一体化和高科技于一身的新型黑板。在国外主要有两种形式的黑板:影音类和交互类。借助高科技手段使传统的书写式黑板实现了多功能化。A、影音类黑板：借助现在科学技术的发展，投影成像类产品和传统黑板相结合并整合音响话筒之类的配套产品使黑板从单一的文字书写演变到具有图片展示的功能，图文结合声情并茂成为这类黑板的最大特点。B、交互式黑板：这类黑板是传统黑板与当今诸多的高科技手段的进一步结合。如与传感器结合的电感式电子白板，与超声波结合的超声波电子白板，与电磁结合的电磁式电子白板，与红外线结合的电子白板，与激光结合的激光式电子白板。这类黑板的最大特点在于黑板与电脑互联互通，支持无线网络，无维护成本，后期使用寿命长但因其价格昂贵而无法推广。与国外黑板研究的进度相比，国内的黑板研究则进度缓慢，科技含量也明显偏低。主要形式有:普通黑板与白板、电子黑板、滚幕式黑板、自动无尘式黑板、多块拼接式黑板。C、电子白板是利用黑板和计算机的有机结合，它实现了黑板和投影仪的完美整合。这类黑板改变了黑板的传统模式，成功地把现代科学技术运用到了日常教学中，极大地提高了老师的授课和学生的听课效率，但其最大缺点在于价格昂贵，中国大部分学校无力配备，因此难以推广。D、滚幕式黑板；把黑板与传输带相结合，由机电一体化的思路出发设计出了滚幕式黑板，但该形式的黑板没有解决反光和无尘两大问题。E、自动无尘黑板：由电机提供动力实现自动化、利用水洗的方式实现无尘。水洗对板面损害大、难防漏水是该类黑板的缺陷。 F、多块拼接黑板：这类黑板只是把几块传统的黑板拼接起来除了增大了书写面积外其他方面并无改善。（2）选题的意义目前，我国大多数地方的学校仍然处于“传统黑板+粉笔灰”时代，其缺陷如下：一、对老师来说A、传统黑板存在着板书不便(老师须弯腰踮足)、难擦拭的缺点，一天至少写十几块黑板，多数得老师自己擦，因此十分累。B、漫天飞舞的粉笔灰使老师容易患上咽喉炎、颈椎病等职业病。C、目前有些学校考虑到老师的健康，推广使用水溶性粉笔，却更加增大老师劳动强度；溶性粉笔写的字必须用水擦拭，相较普通粉笔写的字擦起来更费劲，还得等黑板干后才能书写。二、对学生来说A、黑板形状太方正了，容易造成一种拘束的感觉及视觉疲劳。B、传统黑板始终固定在正中间，两边的同学看得不是很清楚。C、人体吸入大量的粉尘，在口腔、呼吸道、肺部沉积，容易造成慢性疾病频发,严重影响学生身体健康。本项目能够很好地解决以上问题，这将问题，对对老师、学生的健康和学习有着极大的改善。2、项目研究的基本思路和方法针对粉笔灰漫天飞舞，黑板难擦拭、书写面积小、反光、视觉压抑等缺陷我团队成员经过查阅资料，咨询老师，组内讨论最终研究出了新式自动无尘黑板。整个装置可以分为写字区、动力区、擦拭区、控制区、收集区，轨道区，如图1示。控制区集尘区动力区写字区（前）擦拭区（后）图1 功能区域示意图 （1）、动力区由两根传动轴、电机（可以正反转）、可收缩式手柄组成（如图3所示）。上面的轴为主动轴，下面的为从动轴，主动轴带动柔韧性板面转动，滚轮黑板擦通过与主动轴连接的齿轮机构带动而转动(方向与滚幕的转动方向相反)，从动轴亦为手动轴，无电时可用手柄带动从动轴从而带动滚幕与黑板擦（固定）发生相对运动达到擦拭黑板的目的。（2）、控制区由控制盒和离合器组成，控制盒可以控制黑板面的转动、擦拭。离合器控制黑板擦与黑板之间的距离从而确保黑板擦与黑板间有足够的摩擦力把黑板擦拭干净同，另外离合器可控制板擦的收缩从而保留板书。（3）、写字区由一块完整的表面被涂成墨绿色的柔性滚幕和两块衬板组成。柔性滚幕首尾闭合（类似传送带），两块衬板置于闭合圈内固定于后箱盖内，并分别贴合柔性滚幕内面用来支撑滚幕。（4）、擦拭区由两排紧挨着的滚轮式黑板擦1、2和传动齿轮及后箱组成。主动轴通过齿轮机构（外啮合）带动黑板擦1逆向转动。黑板擦2（与黑板擦1同向传动）由黑板擦1主轴通过齿轮机构（内啮合）带动；两排滚轮式黑板擦水平固定在密封的后箱内部。（5）、集尘区由排气扇、可卸式集灰盒、过滤网组成。排气扇的高速旋转产生负压使后箱盖里充满粉笔尘的空气在外界大气压的作用下进入集尘盒，由过滤网把粉笔灰过滤留在集灰盒中。集灰盒可定期拆下清除粉灰。（6）、另外本黑板竖直放置于水平轨道中，可以根据需要水平移动，有效地避免了黑板的反光问题。完成擦黑板黑板擦2主动轴从动轴手柄电动机齿轮机构黑板擦1齿轮机构滚 幕图2 工作原理第19页 共17页滚幕主动轴齿轮机构手柄从动轴电机图3 正面示意图板擦主轴1板擦主轴2滑轮组1滑轮组2排气扇（内置）可卸式集灰盒 图4 后箱盖示意图3 、本项目理论创新程度或实际应用价值（1）构思新颖，此黑板采用了机电一体化的思路，符合现代高新技术发的潮流。（2）、采用电机带动，用齿轮等传动，以自动化的新模式代替手动化的传统模式，方便可靠，省时省力，节省了上课时间，提高了上课效率，可以极大的方便于教学。（3）、清洁环保，可以创造良好的学习环境，粉尘不外扬，没有粉尘被吸入体内，有益身体健康，符合现代环保的生活理念。（4）、具有“保留”板书的功能，老师写满了前面的板面只需将其转到后面去再写，这种功能解决了传统黑板在文字写满后就要擦去而无法保存的问题，因此前板面的板书可以被保留下来，以供老师课后总结和学生课后复习之用。（5）、将传送带与黑板巧妙地结合在一起，改变了黑板以矩形为主且固定不动的传统模式，这种新式黑板成倍地增加了黑板可供书写的面积，完美地解决了传统黑板的反光问题。整个黑板安装在水平轨道上，可以水平移动，以满足不同位置的学生的需求。（6）、结构简单，操作方便，实用性强，可以广泛的用于教学及宣传活动中，具有广阔的市场前景。4、主要参考文献1刘大仁. 探索现代化课堂教学之所需黑板的过去和未来J. 文体用品与科技,2012,12:64+742沈惠勤. 黑板与白板比较研究J. 中国教育技术备,2013,14:62-63.3郝超君. “黑板”“白板”之争J. 中国教育信息化,2011,20:9-11.4朱丽莉. 让“白板”“黑板”共同点亮课堂J. 学园(教育科研），2013，09:101-1025谢燕. 电子黑板在数学课程教学中的应用J. 电子测试，2013，05：185-186.6白雪宁,宁煜,朱凤芹. 滚幕式微尘黑板与微尘板擦的创新设计J. 机械工程师,2011,08:33-34.7 易雪元.带式黑板P. 中国专利:CN1228372。8赵振,刘伟祥. 基于单片机的自动水洗环保无尘黑板设计J. 机械工程与自动化,2013,04:80-81.9郭利鹏,周玉清,吴谢浩,王青山,姜龙. 多媒体教学体系的全自动绿色黑除尘装置设计J. 机械工程与自动化,2011,02:154-156。 10 朱培池.自动擦字无尘黑板P. 中国专利:CN2552722.11陶兴旺,曹巨江. 基于变胞机构特性的4拼黑板的原理设计J. 轻工机械,2010,02:79-81.12王信峰,宋旭彤,王震. 一种擦黑板机构的创新设计J. 机械工程师,2009,10:29-31.D. 完成项目的条件和保证负责人和主要成员会完成哪些重要研究项目；科研成果的社会评价；完成本项目的研究能力和时间保证；院系配套的资料、设备等条件；科研手段。1、重要研究项目（1）自动:参照生活中的传送带，我们采用具有韧性的帆布材料作为黑板板面材料，通过电动机带动转轴转动，从而带动黑板的转动。这种创新改变了黑板为矩形且固定不动的模式，而且成倍地增加了黑板书写的面积。另外，这种自动黑板完美的解决了传统黑板的反光问题，不仅方便老师也方便了同学。在墙面上，我们做了水平导轨，实现黑板的左右移动，以方便不同位置的学生的需求。（2）无尘：所谓的无尘就是控制粉笔灰到处飘扬，为了达到这个目的，我们把黑板擦固定在板面后的完全封闭的装置中，上下两排紧挨着的黑板擦用的都是滚轮式的，用离合器控制其与滚幕的距离从而确保充分擦拭黑板，使其干净清洁。在黑板的底部装有可拆卸的收集装置，用以收集擦拭过程中掉落的粉笔灰，以达到完全无尘的效果。粉笔灰一直对老师和学生的身体健康有着严重的威胁，不过我们的项目能够很好的解决这个问题，使老师的授课和学生的学习有一个良好的环境。（3）免擦：我们的创新在于用自动代替手动擦黑板，通过黑板与黑板擦之间的相互转动，利用摩擦力来擦拭黑板上的字迹，这样不仅节省了老师和同学的时间，更重要的是保证了老师和学生的身体健康。（4）保留板书：对于数学课等需要大量板书且难度较大的课程，学生课上难以立即理解掌握，保留板书可方便学生课下补笔记及理解消化课程。本项目中利用离合器使滚动式黑板擦“离开”滚幕以保留板书，使离合器“合到”滚幕以擦拭黑板，方便自动转换保留、擦拭板书。2、科研成果的社会评价我们调查和访问了附近学校的学生和老师关于我们这个创新项目的一些想法和意见，大部分认为我们这个项目可行性很高，而且有助于师生的身体健康和学习，为学校的师生带来了方便.我们的产品构思得到了大多数院校师生的认可和支持，有较广的应用推广价值。3、完成本项目的研究能力和时间保证（1）我们团队由5名队员，每一名队员都在完成该项目的某一方面有着很强的能力。另外，本团队队员有参加全国其他大赛的经验，可以确保我们在完成项目的过程中少走弯路。（2） 另外，在时间方面，我们团队的5名队员分工协作，充分合理地利用课余时间，可以确保本项目在规定的时间内完成。4、院系配套的资料、设备等条件（1）本项目得到了机械工程学院的支持，学院会为在项目细化、发表论文等提供专业指导和丰富的专业信息资料。（2）机械工程学院有力学实验室、机电实验室、产品成型车间等可以为本项目提供该项目所必需的实验设备、实验场地、实验材料，金工实习中心可提供加工车间等硬件支撑。 （3）学院老师在制作工艺、材料选用、故障检测等方面能提供专业的指导。 （4）机械工程学院有经验丰富的指导老师能为项目的实现提供保障。E. 预期研究成果序号研究阶段（起止时间）成果名称成果形式承担人120