智能黑板擦设计报告

1、精品资料海军工程大学2014年度机械创新设计作品方案报告作品名称： 智能黑板擦参赛选手：11-422李明昊11-422赵恒11-422刘晨博11-422贾战鹏指导教师:精品资料海军工程大学训练部二0四年三月十日“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

2、；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，需要写精品资料一 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6节课，就 相当于要“吸”掉12支粉笔。一、

3、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 板擦不但费时、费力，还有粉尘污染空气的缺点。因此，我们就有了全自动黑板擦”的这个设想。从而达到使广大师生减少劳动强度及精品资料不受粉尘危害、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 “全自动无尘黑板擦。”全自动无尘黑板擦包括固定黑板擦的横梁，驱动电机，联轴器， 电机支架，齿轮，齿条，齿条架，导轨，燕尾，燕尾槽，防尘罩，电 机

4、罩，螺杆，滑块，连杆，黑板擦架，螺钉，螺栓，螺母等一系列零 件。二、工作原理1.控制方式用两个电动机作动力， 控制电机驱动黑板擦的上下运动和导轨的 左右运动。 控制方式可采用单片机进行控制， 采用类似于数控机床的 编程控制方式， 可以擦除特定区域的字迹。 在到达工作指定点之前抬 起黑板擦进行快进，工作时放下黑板擦，压紧黑板慢进，整体提高工 作效率。2.定点原理利用单片机接2.4GHz无线通信模块发送指令， 黑板接收端接收 到对应的指令，执行动作。利用黑板上宫格的分区， 分出3*6的格子， 利用相似的原理，按动遥控器的对应按键，擦除对应分区！3.吸合与无尘黑板擦除装置采用电磁吸合装置， 使既可贴

5、紧黑板， 亦可不贴紧 黑板。即当在“擦除”状态时，通过电路（见图1）接通，衔铁与线圈 吸合，使黑板擦与黑板紧密接触，从而当黑板擦上下移动时，黑板擦 擦除笔迹。而在“不精品资料擦除”状态时，吸合电路并不接通，毛刷与黑板不 接触，从而不具有擦除作用。黑板擦后安装塑料盒，盒内加装小型风扇（见图2）,从而罩住、 收集擦除字迹时产生的粉尘，使本装置具有“无尘”功能。所以，当我 们需要擦黑板时，就无需直接动手去操作，而是通过控制开关，来实 现黑板擦的上下移动与擦除，这样就给使用者带来不少便捷之处。图1图2三、设计方案1.黑板擦移动设计方案电动机通过减速器与链轮连接，通过链传动控制黑板擦的移动， 而电动精品

6、资料机的正反转则可实现黑板擦的上下移动， 实现电动机正反转的 电路图如图3,SBF相当于“上升”按钮，即按下SBF时电动机正转， 带动黑板擦向上移动；SBR相当于“下降”按钮，即按下SBR时电动 机反转，带动黑板擦向下移动。同理，可以控制横梁从而实现板擦左 右移动。2.擦除装置设计方案在导轨中装有黑板擦，在黑板擦的两端分别设置一衔铁。 在贴近 黑板擦的边框两边分别固定一个线圈（已缠有相应匝数的导线），两线 圈通过开关分别与相应的电源连接。 开关闭合时，线圈通电产生电磁 力，在电磁力的作用下，黑板擦两端的衔铁克服弹簧的作用力与线圈 吸合，从而实现了黑板擦与黑板面的紧密接触，通过黑板擦的移动， 来

7、实现擦除功能。开关断开时，电磁力消失，黑板擦两端的衔铁在弹 簧的作用下与线圈分离， 从而黑板擦与黑板分离， 黑板擦上下移动时， 不会擦除黑板上的字迹。 在黑板擦上面加一等长的塑料罩盒收集散落 的粉笔灰尘，从而实现黑板上字迹的擦除功能和精品资料无尘功能。四、功能、特点及应用前景1、功能传统的黑板擦需要手动实现其运动， 并且需要人力擦除黑板笔迹， 针对这些费时、费力和粉末污染等弊端，我们设计了以上方案，该方 案是建立在自动控制与机械运动原理的基础之上，综合了机械运动与 电器的自动化控制，实现了黑板擦的多功能、模块化和自动化设计。 全自动无尘黑板擦主要具有以下几部分功能：（1）利用电动机可实现正反转

8、的原理，通过减速器、齿轮和链 条来实现黑板擦的自动上下运动。（2）利用电磁吸合原理，使擦除装置与黑板可以自动接触与脱 离，从而实现随时、随意擦除黑板的功能。（3）利用静电原理，避免了粉尘随意漂浮的缺点，实现了粉尘 的集中清理功能。（4）通过电路、开关和操作面板， 实现所有运动的自动化控制。2、特点在设计过程中，采用了机械运动和自动控制相结合的创新设计方 法，使全自动无尘黑板擦与传统的黑板擦除方法相比， 具有如下优点：（1）黑板擦的上下运动通过按钮自动控制，方便可靠、省时省 力，节省了上课时间，提高了上课效率。精品资料（2）由于采取了粉尘集中清除措施，在黑板擦上面加一塑料罩 盒收集散落的粉笔灰，

9、从而避免了擦黑板过程中产生的灰尘给老师、 同学带来的身体危害，具有环保型的特点。（3）本方案采用了主电路与控制电路相分离的方法，从而操作 安全。（4）本方案所实现的功能，是根据现已有黑板的尺寸及特点设 计的，所以安装时只需对原黑板经过改造， 既能达到全自动无尘的效 果，而无需将原黑板全部换掉。（5）结构简单，成本低，便于安装。（6）系统原理简单，操作方便。3、应用前景随着多媒体技术的发展， 课堂教学对黑板已不是像以前那样依赖， 但黑板的 方便书写的特点仍是不可替代的，所以黑板仍是课堂教学 所不可缺少的。但是，由于传统的黑板擦除方法存在着很多弊端，在 当今以人文本、 全面建设和谐社会的趋势下，

10、这种弊端越来越显现出 来，所以，全自动无尘的黑板擦除装置，势必在今后教学设备中占有 一席之地。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， 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。五、主要创新点精品资料1、功能创新全自动无尘黑板实现了黑板擦的自动上下运动、 擦除装置的自动 接触和分离与粉尘的集中清除等功能。2、模块化设计根据以上功能的分解和组合，将自动无尘黑板按模块分别设计， 最后按功能需要组合而成。3、概念设计传统黑板需要老师或学生亲自动手擦除粉笔字迹， 费时费力， 影 响上课效率， 危害老师学生的身体健康。 而全自动无尘黑板则解决了 此种问题，实现了其运动与擦除功能的自动化，