《无尘粉笔擦的结构设计及三维建模分析》20000字（论文）

STYLEREF"标题1"摘要无尘粉笔擦的结构设计及三维建模分析摘要粉笔作为为一种重要的教学用具，其使用过程中产生的粉笔灰导致严重粉尘污染，给老师和学生带来了许多危害。针对该种情况，设计了以下这款电动无尘粉笔擦。该设计克服了现在市场上有吸尘功能的粉笔擦价格昂贵，吸粉笔灰效率低、难以储存灰尘以及使用不方便的问题。本设计为手持式粉笔擦，由电池驱动马达完成对粉尘的吸收，通过湿润的海绵过滤达到除尘的目的。该设计结构简单，运行可靠，使用方便。首先，本课题通过对比现如今的粉笔擦的不足，采用风扇吸尘原理以及对其结构设计使之得以优化。其次，通过查阅资料及市场调查选出合适的电动机，完成电量消耗计算以及电池的选用。再次，确定相关尺寸规格后，通过使用Pro/EGINEER软件对其进行三维数字建模，并且完成装配等任务。关键词：风扇吸尘原理，粉笔擦，结构设计，模型制造，电机选用目录TOC\o"1-3"\u摘要 I第一章绪论 31.1研究背景 31.2研究目的和意义 41.2.1研究目的 41.2.2研究意义 41.3国内外研究现状 51.3.1电动黑板擦 51.3.2吸尘黑板擦 61.3.3集尘式黑板擦 61.3.4自动吸尘黑板擦 61.3.5卫生黑板 61.4产品规划 71.4.1擦拭部分 71.4.2过滤部分 71.4.3操作方便、实用性强。 81.5研究工具 91.5.1Pro/ENGINEER软件 91.6本章总结 9第二章

电动粉笔擦工作流程的设计 102.1创新设计方法 102.2教室工作环境的特点 102.3工作流程分析 102.3.1无尘黑板擦 102.3.2防尘黑板 112.3.3基于湿水性粉笔擦的发展现状 11第三章

功能实现与关键结构介绍 143.1关键部件介绍 153.1.1擦拭部分设计 153.1.2吸尘部分设计 153.2.3过滤部分 173.2.4电控部分 18第四章

总体三维建模及关键零件设计 194.1proe软件的特点

194.2关键零件的设计 204.2.2支架 204.2.3集尘盒 214.2.4外壳 214.2.5总体装配 224.3本章总结 24第五章

总体制作工艺 245.1总体加工方案的选择 245.1.1产品加工方法分析 245.1.2加工方案的选择 255.2粉笔擦外壳特点分析与模具注塑加工工艺 255.2.1零件工艺分析 255.2.2注塑机的选择 27总结 29参考文献 32第一章绪论1.1研究背景黑板在学校教学期间属于必备的教学工具，但是传统黑板在应用期间，人工擦拭的效率比较低，同时存在严重的粉尘污染问题。粉笔，这也是一种重要的传播文工具，但是也影响了教师的身体健康，由于其中存在的粉尘污染问题，可能造成严重的疾病。虽然国家在发展期间，采取了补贴金的形式解决这种问题，但是这种问题造成的危害仍然需要高度重视。并且在教学期间，大量飘散的粉尘也会对各种不同的教学设备带来负面影响，严重影响了设备的使用寿命,这是科学界目前在重点研究的课题。为了解决这个问题，推行了微尘粉笔、无尘粉笔与各种不同的新型黑板，其中有效的反应了人文关怀与无奈。但是从目前的情况来看，粉笔与黑板的应用同样非常广泛，其在教育事业推行期间发挥了关键的影响，从其应用情况来看，黑板被擦拭期间形成了很多粉笔灰。从粉笔灰的成分来看，主要对应是硫酸钙，化学式对应为CaSO4，熔点对应是1450℃，相对密度数据为2.96。从黑板发展的历史来看，很久以前就是非常重要的教学工具，但是传统黑板在应用期间，人工擦拭的效率比较低，同时存在严重的粉尘污染问题。粉笔，这也是一种重要的传播文工具，但是也影响了教师的身体健康，由于其中存在的粉尘污染问题，可能造成严重的疾病。为了更好的解决这个问题，参考实际应用情况设计了几种不同形式的粉笔擦产品。从目前市场的产品类型，主要包括两种，分别涵盖了吸尘器式粉笔擦和小型粉笔擦。前者在应用期间价格比较贵，这种情况造成其在市场推广期间效果并不理想。从目前小型粉笔擦应用情况来看，同时存在着使用效率低、应用不方便与储存粉笔灰难度大等缺点。粉笔灰会对人体健康带来严重的危害，并且长期大量吸入粉笔灰还可能造成多种职业病，主要包括尘肺粉尘结节与肺纤维化等，在实际教学期间，严重影响了广大师生自身的身体健康。从目前的传统粉笔擦应用情况来看，其中存在不少缺点，主要包括：(1)不能降低粉笔应灰飘散带来的污染问题；(2)很难彻底将黑板擦拭干净；(3)无法将黑板的死角擦拭干净。不少研究者为了解决这种问题进行了大量的研究，从目前推行的产品类型来看，大多数情况下利用电动或者机械等形式完成擦拭动作。；(4)部分产品在设计期间采取了静电除尘的形式，在除尘过程中利用了静电吸附原理；部分产品参考了大功率吸尘器的设计方式，将吸尘器与粉笔擦进行融合分析，在粉笔灰形成期间，直接利用大功率管道针对其完成吸走动作。这些方式在应用期间可以部分解决目前存在的问题，但是对于出现的粉笔灰四处飘散情况仍然无法有效解决，或者产品在设计期间仅能够针对有限的粉笔尘进行处理；部分能够吸尘，但是产品在设计期间其相应的价格非常高，并且结构特别复杂[1]。为了更好的解决这种问题，设计并且推出了全自动黑板擦，这种产品能够自动擦拭并且不会产生污染，外观设计科学合理，同时实际应用非常方便，因此这种产品的研制具备重要的现实意义。1.2研究目的和意义1.2.1研究目的从目前教学开展的情况来看，黑板在其中发挥了关键的影响，同时黑板擦也是非常重要的教具。不管是小学还是大学，在教室课程开展期间，大多数情况下都需要人工擦黑板，这个过程用力费时，并且会造成严重的粉尘污染问题，这种情况为后续的教学带来了一定的阻碍，同时还可能直接影响教学质量，因此站在这个角度来看，全自动黑板擦应用而生，这种工具在应用期间，有效的解决了传统黑板擦目前存在的问题与不足，并且有效的提高了教学的便利程度，并且自动黑板擦的设计与应用也会对后续的教学带来重要的积极影响。1.2.2研究意义从目前空气中的粉尘情况来看，会对人类健康带来严重的威胁，这也是一个需要高度关注的全球性的问题，空气内部的粉尘会经过呼吸道直接进入人体，进而诱导各种不同的疾病，因此在青少年们学习的过程中，为他们创造一个无尘的学习环境非常关键。针对教室形成的粉尘问题展开分析，由于人工擦黑板带来的粉尘在其中占据了很高的比例，因此这种情况下，改进黑板的方案开始被广泛提出，但是从实际角度进行分析，这些措施都无法有效的从根本上处理问题，或者就是处理成本太高，因此本次论文在研究期间，参考实际需求设计了一种无尘自动擦黑板机构，这种机构在应用期间可以实现全自动擦黑板，可以有效的避免粉尘扩散的情况，因此站在这个角度来看，具备广阔的市场应用前景。粉笔灰在传统黑板应用期间非常普遍，从相关的统计分析数据来看，在粉尘形成期间，其中粉笔灰在其中所占的比例达到了90%，黑板擦在擦除摩擦期间形成的粉笔尘占比仅为10%，因此站在这个角度进行分析，清除积累的粉笔尘具备重要的作用。从目前在我国很多学校发展的情况来说，这种方式的应用条件仍然不够成熟，从我国目前教育系统推行的来看，大多数情况下仍然选择传统黑板—黑板擦应用粉笔的授课模式。最近几十年以来，伴随着我国科技水平的持续提升，我国科技工作者在实际研究期间针对上述架构展开了深入研究与分析，同时参考实际情况提出了多种不同的设想和设计，从其研究内容来看，主要涉及到电动黑板擦、无尘粉笔与无尘黑板等，部分开始成为了商品，但是，直到现在还没有真正的普及产品，针对这种问题进行分析，其中的关键问题还是在产品设计，其实用性比较差，并且应用效果较差。粉笔灰尘会直接对教师与学生的身心健康带来严重影响，同时破坏了目前的公共环境卫生。从我国目前教育系统推行的情况来看，粉笔擦的应用非常广泛。这种情况造成其中出现的粉笔灰尘飘散问题仍然不能得到有效的解决。从目前的相关研究结果来看，在粉尘形成期间，其中粉笔灰在其中所占的比例达到了90%，黑板擦在擦除摩擦期间形成的粉笔尘占比仅为10%，因此站在这个角度进行分析，清除积累的粉笔尘具备重要的作用。从目前在我国很多学校发展的情况来说，这种方式的应用条件仍然不够成熟，从我国目前教育系统推行的情况来看，大多数情况下仍然选择传统黑板—黑板擦应用粉笔的授课模式。这种情况不仅影响了师生自身的身体健康，同时对公共环境卫生带来了严重的破坏[4]。最近20多年以来，伴随着我国科技水平的持续提升，我国科技工作者在实际研究期间针对上述架构展开了深入研究与分析，同时参考实际情况提出了多种不同的设想和设计，从其研究内容来看，主要涉及到电动黑板擦、无尘粉笔与无尘黑板等[5]。从当时设计的新产品应用情况来看，部分开始成为了商品，但是，直到现在还没有真正的普及产品，针对这种问题进行分析，其中的关键问题还是在产品设计，其实用性比较差，并且应用效果较差，并且针对其中的设计来看，仍然存在不少的缺陷。从目前技术发展的情况来看，电动粉笔擦吸尘器应用比较广泛，但是仅在国外发达国家应用较多。同时电动粉笔擦吸尘器的结构非常复杂，因此价格非常高(每台需要数百美元)，这种情况造成在我国的推广难度比较高[6]。因此本次在研究期间，针对目前的新型粉笔擦展开完善与优化具备重要的现实意义。1.3国内外研究现状不少研究者为了解决黑板擦的粉尘濡染问题进行了大量的研究，从目前推行的产品类型来看，大多数情况下利用电动或者机械等形式完成擦拭动作。部分产品在设计期间采取了静电除尘的形式，在除尘过程中利用了静电吸附原理；部分产品参考了大功率吸尘器的设计方式，将吸尘器与粉笔擦进行融合分析，在粉笔灰形成期间，直接利用大功率管道针对其完成吸走动作。这些方式在应用期间可以部分解决目前存在的问题，但是对于出现的粉笔灰四处飘散情况仍然无法有效解决，或者产品在设计期间仅能够针对有限的粉笔尘进行处理；部分能够吸尘，但是产品在设计期间其相应的价格非常高，并且结构特别复杂[1]。为了更好的解决这种问题，设计并且推出了全自动黑板擦，这种产品能够自动擦拭并且不会产生污染，外观设计科学合理，同时实际应用非常方便，因此这种产品的研制具备重要的现实意义。1.3.1电动黑板擦黑板板体在设计期间，其上下边缘分别设定相应的链轮链条组，两组链轮链条组中依靠链轮进行连接，其中存在能够传动的电机。在清洁黑板的过程中，在板面顶部安装对应的电机，电机转轴同样布置在板面顶边，和板面紧密相贴，整体对应为一种横板状清洁器，这种自动清洁黑板在应用期间，在黑板被清洁期间向下关闭，在老师讲课期间向上开启。并且在擦板设计期间。其下表面安装相应的滚轮，擦板中部设计有吸尘层，同时在其上方安装了电池仓，主要利用触摸按钮进行控制。针对新型电动黑板装置应用特征来看，在实际应用期间，仅需要开启开关就能够正常擦字，使用非常方便，并且污染比较少，耗电量低，使用寿命长。1.3.2吸尘黑板擦擦黑板的过程中可以直接吸收粉笔产生的粉尘，避免这个过程中出现飘尘的情况，降低对于环境的污染。在吸尘粉笔擦应用期间，在吸尘口处设计有相应的毛刷，从小型吸尘器主体设计期间，其顶部进行对应的有除尘口，擦黑板的过程中可以直接吸收粉尘，避免其对环境造成的污染，并且在整体结构设计期间，利用软性包面取代了传统了硬质板面，面套能够循环应用，有效的增强了其应用范围。弹性黑板擦设计期间，能够有效的除去黑板擦内部的粉笔灰，并且在使用完成以后能够直接除尘，实际的应用期间无需清除，粉尘会伴随着气体直接排到室外，其中不存在二次污染的情况。1.3.3集尘式黑板擦这种黑板刷在实际使用期间，不仅能够有效的擦干净黑板，并且可以高效的收集粉笔灰，同时在这种方式应用期间，将其与传统的黑板刷进行对比分析，这种集尘式黑板擦在实际应用期间，可以高效的完成擦、吸、排与滤，并且在设计期间，参考实际应用情况规定了不同粗糙度的黑板，推出了镀膜粉笔，本产品在实际应用期间，可以实现不脱粉，并且耐潮湿。新型电动无粉尘黑板在应用期间，利用电源直接控制完成，并且在工作完成以后，粉尘可以被直接收集到对应的小盒中，在整体结构设计期间，采取了电动与电磁感应原理。利用这种方式有效的完成除尘，这种设计方式目前在企业、机关与宾馆等地应用非常广泛。1.3.4自动吸尘黑板擦吸尘黑板擦，这种结构在设计期间利用高速电机，基于此形成强烈的真空，然后直接将粉笔灰吸进，去除其中的粉尘，然后排出清洁的空气。自动吸尘黑板刷在实际使用期间，可以选择电能当成运行动力，不仅能够擦拭粉尘，并且降低了使用者本身的劳动强度，能够将全部的粉尘自动吸入到对应的粉尘收集袋内部，利用这种方式确保室内空气的清新，利用这种设备在擦黑板期间，能够确保黑板的表面清洁，同时能够将全部接触的尘灰搜集起来，避免尘灰产生二次污染，基于此更好的保护工作环境。从集尘式快速清洁黑板刷设计的情况来看，其长度与黑板本身的高度保持一致，从其宽来看，将其与传统的黑板刷相比更宽一些，能够直接挂在黑板中，并且能够自由滑动，将黑板中的粉笔灰进行搜集。从防尘清洁黑板的构造来看，其中包括一块黑板、一个带孔的铝合金挡板、一个装有粉笔的长槽，并且包括两个不同的铝合金扣。1.3.5卫生黑板在实际使用期间，将粉笔放置于粉笔槽中，确保师生的便捷使用，同时板面底边设计有相应的粉笔槽，利用这种方式可以有效的收集掉落的粉笔灰。从这种组合式黑板的构成来看，其中主要涵盖了黑板外框，固定板面B与固定板面A，同时包括集尘装置。能够方便携带的黑板擦，盒体的下方安装刷体，盒体上方具备盒盖，盒盖与盒体利用铰链相互连接，同时其中的接触边都安装了磁铁。1.4产品规划根据查阅资料可知，因为市面上还没有比较完善的产品所以现在的粉笔擦大多不具有吸尘功能。我认为现在的粉笔擦的发展收到的限制主要来自于：擦拭不干净、过滤粉尘效果差、结构复杂成本高昂、使用繁琐、可靠性不高、存在安全隐患等。1.4.1擦拭部分粉笔擦首先是用来擦粉比痕迹的，虽然传统粉笔擦有许多问题有待改进，但是其擦拭的基本功能我们必须要加以保留甚至要加强。在此基础上添加其他功能。比如基于湿水性的粉笔擦，由于擦拭的过程中粉笔灰会被湿布里面的水分溶解变成粉浆，又涂抹在黑板上，形成一些擦痕。所以水溶性的粉笔擦要经常清洗，比较麻烦。这里就凸显出一个矛盾了。就是使用方便和擦拭效果之间的矛盾。这种矛盾不仅水溶性粉笔擦有，电动粉笔擦也有。如果是刷毛转动来擦拭的，需要有一定的转速和压力去和黑板产生摩擦把粉笔痕擦除，会因为转的太快或者刷毛压得太紧加大电机的损，或者是增加粉笔擦使用过程中的噪音，降低使用体验。如果是刷毛不会转动靠手或者什么结构带动刷毛来回转动进行擦这种类型的，擦拭效果多受刷毛材质影响。刷毛太小太密集的话会增加风阻影响吸尘的效果，刷毛太大太疏的话就会容易擦不干静。针对擦拭效果方面，马毛具有抗静电，有很强的吸水性，清洁效果佳等特点。因此很适合用来制作黑板擦的刷毛。制作时把马毛做成直径5mm左右的捆，4捆一小簇，与通风口错落固定在擦拭底座上。擦下来的粉笔灰随既通过通风口被吸收进去，达到擦拭干净的效果。1.4.2过滤部分之所以要对传统黑板擦进行改进，主要原因还是解决粉笔灰对老师和同学们的影响。在电动负压除尘这一块，过滤器的技能绝对是应该重要考虑的部件。如果过滤器没做好，那反而是增加了粉笔灰的散播，造成二次污染。过滤效果要综合考虑电动机的功率，其产生的负压和过滤成需要的气压降，以及粉尘的收集装置来综合考虑。一般过滤效果好的滤尘气压降要高很多，因为其滤孔更小，阻力更大，电动机的功率增大，对电动机的性能提出比较高的要求，以及对其整体照噪音响产生很大的影响。必须要通过不断创新，寻找一种方法可以克服过滤效果与电器功率，噪音的方法，努力实现具有良好的过滤效果，又有比较低的能量损耗，良好的使用体验。用湿布擦拭黑板的时候可以实现0灰尘的排放，其工作原理是擦布上蕴含水分，粉笔灰接触到水的时候就会融进水利形成泥浆状的东西。粉尘就不会飘落在空气里了。虽然擦拭之后会在黑板上留下一条长长的擦痕而且会弄湿黑板影响教学。我在这里得到灵感：只要不让吸收灰尘的“湿布”与黑板接触就不会存在弄湿黑板的问题了。聚氨酯过滤海绵由普通开孔软泡经过网化处理得到，除掉了原本的网膜以及壁膜获得了良好的透气性，其他的性能还有全开孔、拉力强、有良好的渗透性、弹性好、气流阻力低、化学性能稳定等特点。可以清洗，清洗之后效果不劣化。有这些性能，在湿润的情况下就是理想的过滤材料。要保持湿润的话就需要储存水的东西，有两个方案：一个是设置一个储水的容器，需要的时候往顾虑海绵里面放水。但是会产生一些问题，就是怎么控制水刚好能湿润过滤海绵又不会溢流出来，对其他元件造成污染，以及从容器中出来的水如何均匀的分布在过滤海绵之中。另一个方案就是找一种吸水性能好的海绵间杂的放在过滤海绵之间，挤一下吸水海绵里面的水会溢出来浸泡到过滤海绵，很短时间之后水分又重新被吸水海绵吸收。经过调查pva聚乙烯醇面胶具有优良的吸水、保水性，可以作为储水材料。为了实现可以充分吸收粉笔灰又最大限度的减少气流的压力降保持电机的效率减少噪音这个功能我采用的方案是用过滤海绵进行对粉尘过滤，相间防置pva进行补水。1.4.3操作方便、实用性强。现阶段粉笔擦之所以一直停留在理论层面，我认为与其实用性，操作性有很大的关系有一些粉笔差过于笨重，有的使用很繁琐，过于复杂小型手动擦拭的粉笔擦过滤面积太小，储灰空间也不大，需要频繁清理粉笔灰，否则将对粉笔擦的过滤效果产生很大的影响，也会减少电机，电池的使用寿命。静电组成也需要频繁清理电极上的积灰，这些都是很大的降低使用体验的。对于那种可以自动擦拭的比较大型的擦拭装备来说，其实也是有一些问题的，老师上课经常会很快。就要擦拭一下，但是有重点是要留在黑板上的粉笔擦就不能识别到，只能进行全部擦拭或者不擦拭。如果是那种使用遥控器对其进行指引，这就需要老师。想擦拭的时候拿着遥控器站在黑板前面，通过遥控器控制粉笔差的走动，虽然这样是不需要老师进行手动的擦拭，但是需要老师频繁的走来走去，而且遥控的不一定精准。这一点我认为手动的擦拭效果会更加好。针对这种情况，我的方案是把整体粉笔擦做成手持式的，使用灵活方便。1.5研究工具1.5.1Pro/ENGINEER软件Pro/ENGINEER来源于美国PTC公司的设计，这是一款常用三维辅助设计软件，其在目前的设计与制造领域应用非常广泛，并且因为其中的功能强大，不少的设计师都非常喜欢应用，从目前常用的CAD/CAM/CAE软件来看，其中包含了大量的功能模块，这种情况使得能够在多个不同的行业进行应用[7]。在本次设计期间，利用软件Pro/ENGINEERWildfire5.0针对产品完成三维建模分析，同时包括着色、装配与渲染等多种不同的操作。1.5.2AutoCAD软件AutoCAD是由Autodesk公司设计研发，因为其功能强大，操作灵活，界面简洁，因此其在目前的机械制图，土木建筑与工程制图等多个不同的领域均有应用，本次设计期间，利用这款软件AutoCAD2010针对产品对应的零件二维图进行绘制[8]。1.5.3WPSOffice软件WPSoffice是微软公司设计的一款办公软件。从其中的关键组件来看，其中涵盖了Word、Excel与Powerpoint。因为其本身的功能强大，界面很适合不同国家人员的使用，因此这款软件在全球引起了广泛的关注与欢迎。在本次设计期间，利用这款软件WPSoffice完成后续的设计说明书编订。1.6本章总结本章主要介绍了粉笔灰对教学工作的影响以及现有的一些设计研发成果，总得来说都能解决吸尘、擦拭这个功能，只是各式各样的设计会产生一些各种各样问题，影响了实用性、普适性、经济性等等一些性能。导致了他们不能大规模被市场接受。本章还介绍了本设计的一些关键部件的设计，擦拭、过滤等功能的实现。针对现有设计方案取长补短确定设计方案。借助proe工程设计软件的辅助下建立三维模型，确定具体的结构。

第二章

电动粉笔擦工作流程的设计2.1创新设计方法本次设计的创新思维来自于triz创新理论，TRIZ由一位俄国学者阿利赫舒列尔及他的同事于1946年最先提出，最初是从二十万份专利中取出符合要求的四万份作为各种发明问题的最有效的解。这些方法又可以普遍的适用于新出现的发明问题，协助人们获得这些发明问题的最有效的解。TRIZ理论中的这些创造性思维方法一方面能够有效地打破我们的思维定势，扩展我们的创新思维能力，同时又提供了科学的问题分析方法，保证我们按照合理的途径寻求问题的创新性解决办法。通过对比各种粉笔擦在市场上的价格和使用性能，对必要实现的产功能，对产品各部分进行设计。本课题为设计一种黑板擦和密封的设备，尤其是能在擦完黑板后防止粉尘四处飞扬。国内外普遍采用手工擦黑板的方法。为了克服现有传统手工擦黑板方法擦黑板的质量和劳动强度大的不足设计本产品。2.2教室工作环境的特点粉笔擦粉的工作对象为粉笔灰，现价段我国的粉笔主要是从粉笔灰的成分主要对应是硫酸钙，有部分碳酸钙以及氧化钙组成，整体呈碱性，相对密度数据为2.96。经过书写之后形成小颗粒状的灰尘很容易飞扬到空气中。悬浮在教室的空气中然后被老师和同学吸收进体内损害健康。但是无论是CaSO4颗粒还是碳酸钙颗粒以及氧化钙颗粒都很容易融进水里，形成泥浆一样的东西。由此可以分析出吸收粉笔灰的一个比较使用的方式是利用潮湿的东西对粉笔灰进行吸附2.3工作流程分析2.3.1无尘黑板擦目前学校在教学期间，经常使用的黑板擦结构非常简单，但是仅具备擦除黑板上粉笔字的作用，很容易造成粉笔灰四处飘散，导致教室内环境质量显著降低，同时会对教师与学生本身的健康造成影响，因此解决这种问题迫在眉睫。无尘黑板擦在设计期间，其主要的技术方案包括，这款黑板擦内部涵盖了相应的接粉盒，从其结构要点来看，在对应的接粉盒支架上设定黑板擦，黑板擦的正面设定在接粉盒中；黑板擦的正面对应是海绵体，海绵体的中部具备相应的凹槽，黑板擦的背部设定相应的把手，将其设定在接粉盒外部。如下2-1对应是本黑板擦的整体结构示意图：图2-1黑板擦的结构示意图具体设计方式：黑板擦从其构成来看，主要涵盖了接粉盒1，支架2上设计了对应的黑板擦4，黑板擦4本身的正面设定在接粉盒1中；黑板擦4本身的正面设定为海绵体6，海绵体中部具备对应的凹槽5；黑板擦4的背部对应是把手3，将其设计在接粉盒1的外部。在实际使用期间，拿取对应的黑板擦4，然后擦除黑板中的文字；粉笔产生的粉尘会被海绵体进行吸收，然后直接落在凹槽5中；擦完黑板以后，将黑板擦4放置在接粉盒1中，晃动黑板擦4，其中的粉尘就会直接掉落到接粉盒1中。2.3.2防尘黑板从这款黑板擦设计形式来看，将其和目前的技术产品进行对比，解决了传统黑板擦在实际使用期间的会残存痕迹的情况，并且在擦期间会粉尘飞扬，直接对老师和学生本身的身体健康造成危害，实际的使用非常方便，同时能够拆卸，高效的完成清洁，是目前黑板擦的有效替代品。2.3.3基于湿水性粉笔擦的发展现状通过带轮和底座带动刷毛在整个黑板上移动来达到自动擦拭的效果。刷毛不断地经过水箱被清洗然后出水箱的时候有个挤水装置把水挤干。刷毛出来的时候就不至于很多水，能保持在湿润的状态。图2-2湿水性粉笔擦2.3确定粉笔擦的总体布局表SEQ表\*ARABIC1-1粉笔擦比较项目一般黑板擦静电式粉笔擦吸尘器式粉笔擦电机+电扇式粉笔擦湿毛毡式粉笔擦原理通过擦拭材料直接吸附粉笔灰通过高压产生静电，粉尘在高压下的静电感应，带电产生静电吸附于高压电极主要是利用吸尘

器的吸尘功能与粉笔擦相结合，使粉笔灰积尘储存于积尘箱里利用电机带动电扇旋转，使粉笔擦内外产生气压差，通过气流的流动，把粉笔灰吸入积尘盒内储存通过湿毛毡吸附原理，使粉笔灰牢牢的粘在擦拭部分粉尘附着情况不牢固，附着于擦拭材料上较牢固，附着于高压电极上牢固，储存在专门的积尘箱里较牢固，储存在内嵌的积尘盒里较牢固，附着于湿润的毛毡上优点结构简单，价格低廉，材料易获得，易于制作除尘效果好，无噪音，体积较小除尘效果非常好，完全不会有粉笔灰的飘散利用电机带动电扇旋转，使粉笔擦内外产生气压差，通过气流的流动，把粉笔灰吸入积尘盒内储存结构较为简单，粉尘吸附率高，不需要任何附加能源，材料易获得，便于制作缺点除尘效果较差，粉笔灰易飘散电路复杂，使用寿命短，不安全价格昂贵，需要使用市电，噪声较大，体积较大储存粉尘的能力较差，粉尘易于从粉笔擦内部飘散出来擦拭完黑板后，要待黑板干后，才能继续书写，影响教学进度尺寸最小较大很大较小较小擦拭效果中优优良良扬尘情况明显不明显不明显不明显不明显价格约3-10元约100-200元约500-1000元约50-100元约30-60元在分析总结其他人的方案之后，取长补短，结合我的一些思考大概确定一个粉笔擦的工作流程。如下：静电粉笔擦的效果最好，缺点是结构复杂，安全性能比较差。但是从他能实现低噪音，除尘效果好，体积小这些优点方面来说，应该值得借鉴他的经验。我认为静电粉笔擦之所以可以做到低噪音，除尘效果好，体积小，重点在于作为静电吸尘携带灰尘的空气可以不用经过滤纸等会严重增加气压降的物体，只需要穿过虚无缥缈的电场，主要在于气压降。只要能解决气压降的问题，减轻电机的负荷粉笔法就能做到低噪音。电机加风扇式吸尘器其优点在于它体积小，使用方便，价格低等。缺点是体积太小，储灰能力不行。这个问题直接影响了它的核心功能。吸尘气式粉笔擦价格过于昂贵而且有严重噪音，这个正是吸尘器的固有问题，所以这个方案不可取。湿毛毡粉笔擦会有擦痕影响教学进度这是因为粉笔灰被毛毡的水融合了之后灰形成灰浆，残留在黑板上，需要等一定时间让水分蒸发才可以继续书写。虽然湿毛毡是的粉笔擦有各种问题也还有可取之处的，在于它对粉尘的绝对吸附能力。湿毛毡的吸附能力优秀还不会像静电那样危险，专用来作为吸附部分肯定能收获良好的效果。经过对比分析，确定粉笔擦的工作总体布局如下：使用电机加风扇的结构，得到体积小、使用灵活的特点，然后使用湿毛毡的除尘方式，利用湿润的材料来进行除尘，实现安全、高效除尘的功能。寻找透气性好的可以水润环境下工作的材料，减少电机的载荷，较少噪音，增加气流量提高粉笔灰的吸收效果。具体的方案如下：利用底部刷毛材质黑板的摩擦使粉笔尘从黑板上掉落下来，通过电机带动风扇转动，使粉笔擦内外部形成压力差，产生强大的向后气流，粉尘在气流的带动下被吸入粉笔擦中部积尘盒里。集尘盒中有放置过滤海绵，它能牢牢吸附被吸进积尘盒的粉笔灰，使粉笔灰不至于又从进口飘散出来，积尘盒里还有给吸尘海绵补水的装置，使海绵一直保持湿润状态，增强海绵的吸尘能力，空气从过滤海绵排出就已经是干净的空气了。当粉灰尘累积到一定程度后将将通风盖打开，通过挤水板挤压一下，吸水海绵的水分挤出来湿润并且清洗一下过滤海绵。马上就能恢复到很强的过滤能力。2.4本章总结无论是怎样的方法，最终的目的就是可以达到去尘的目的。牛顿说要站在前人的肩膀上，自然我们要对一个产品进行设计、改进、创新。首先都是要了解别人怎么做的开始，对别人的成果进行学习可以达到事半功倍的效果。做粉笔擦也是一样，多学习借鉴别人的方案可以少走很多弯路。第三章

功能实现与关键结构介绍现阶段市场上或者现有的电动粉笔擦研究方案之中大多是利用滤袋对灰尘进行过滤。但是滤袋的过滤效果只能过滤粒径不较大的颗粒，对于一些很小的颗粒过滤效果就不太好。恰恰是粒径很小的颗粒对人体伤害最大。于是我决定使用湿式过滤方法，因为颗粒小的灰尘更加容易被溶解。下面我对一些关键部件的功能结构进行介绍一下。3.1关键部件介绍3.1.1擦拭部分设计粉笔擦首先是用来擦粉比痕迹的，虽然传统粉笔擦有许多问题有待改进，但是其擦拭的基本功能我们必须要加以保留甚至要加强。在此基础上添加其他功能。比如基于湿水性的粉笔擦，由于擦拭的过程中粉笔灰会被湿布里面的水分溶解变成粉浆，又涂抹在黑板上，形成一些擦痕。所以水溶性的粉笔擦要经常清洗，比较麻烦。这里就凸显出一个矛盾了。就是使用方便和擦拭效果之间的矛盾。这种矛盾不仅水溶性粉笔擦有，电动粉笔擦也有。如果是刷毛转动来擦拭的，需要有一定的转速和压力去和黑板产生摩擦把粉笔痕擦除，会因为转的太快或者刷毛压得太紧加大电机的损，或者是增加粉笔擦使用过程中的噪音，降低使用体验。如果是刷毛不会转动靠手或者什么结构带动刷毛来回转动进行擦这种类型的，擦拭效果多受刷毛材质影响。刷毛太小太密集的话会增加风阻影响吸尘的效果，刷毛太大太疏的话就会容易擦不干静。针对擦拭效果方面，马毛具有抗静电，有很强的吸水性，清洁效果佳等特点。因此很适合用来制作黑板擦的刷毛。制作时把马毛做成直径5mm左右的捆，4捆一小簇，与通风口错落固定在擦拭底座上。擦下来的粉笔灰随既通过通风口被吸收进去，达到擦拭干净的效果。3.1.2吸尘部分设计吸尘装置是此设计的主要部分，主要由电机、风扇、等组成。风扇的类型有主要是离心式风扇和轴流式风机。轴流式风扇又叫局部通风机，是工矿企业常用的一种风机，它不同于一般的风机，它的电机和风叶都在一个圆筒里，外形就是一个筒形，用于局部通风。其特点是安装方便，通风换气效果明显，安全，可以接风筒把风送到指定的区域；其中离心式风机因具有效率高、流量大、输出流量均匀、结构简单、操作方便等优点。比较符合本产品的要求。因而本设计的风扇扇叶设计为离心式风扇。本设计要求能够有效的吸收粉笔灰的同时，尽量使得结构简单，操作方便，同时要兼顾外形设计，因此风扇的外形尺寸需要做的合适。最终将风扇外形设计成5010，同时中心轴的尺寸为3，以配合电机轴心。电机发动时，随着扇叶的旋转，在风扇的中间会产生一个负压区。这个负压区域设置在擦板的正上方，有利于提高吸尘的效果。扇叶边缘直接对接集尘盒，做到紧凑节省空间的特点。有利于产品的小型化，方便美观。对于材料的选择，本文采用的是(聚对苯二甲酸丁二醇酯，也就是PBT。这种材料是一种半结晶结构，它是一种即不导电又有很好的强度的一种材料。PBT经常用在日常生活中，例如厨房用具、常见的塑料制品等。关于风扇的三维建模设计，本文采用的是Pro/ENGINEER5.0软件，具体设计步骤可以简化为：通过对现有黑板檫的分析和测量，得到大致的体积尺寸再进行合理的设计，最终，三维模型如下图所示。图3-1风扇的结构与体积图3-2吸尘装置3.2.3过滤部分过率部分是本设计的主要创新部分。经过广泛的搜索查询材料发现pva海绵可以提供良好的储水补水性能。为过滤装置的效果起到了很大的保障。积尘装置主要由集尘盒与吸尘海绵、过滤海绵组成，通过湿润的过滤海绵吸附粉笔灰。补水部分由吸水海绵构成，本装计设置一块可以往返移动的板件。在过滤海绵湿润度不够的时候通过移动板件挤压吸水海绵，吸水海绵里的水就会浸泡到过滤海绵里。过滤海绵上的粉笔灰就会溶解在水里，随着松开板件粉笔灰会睡着水被吸收进吸水海绵里。这样一个过程下来即完成了过滤海绵的湿润补水工作，也实现了了清理过滤海绵的功能。集尘盒整体设置成为两部分空间，下部分空间作为通风通道接纳风扇部分输出的气流转入过滤海绵的一个缓冲空间。上部分放置吸水海绵以及过滤海绵，组成了过滤收集灰尘的主要结构。集尘盒的前面部分设置有凸台，用来与支架相连接。后面有设置有一个盖子，考虑到过滤海绵，吸尘海绵的更换问题，方便以后更换、清洗海绵。图3-3过滤装置3.2.4电控部分②电路板与充电接口电机、电池、充电接口（如图2-17所示）都是通过电线接在电路板的接口上的。如图2-18所示可以看出电路板上有开关、电阻、指示灯泡等元器件，还有一些接口的孔位与固定电路板的孔位，电路板的尺寸：长宽高=28mm20mm1mm。如图2-19所示，当按钮开关按下时，接通电源，指示灯亮，电机也开始工作带动配合的风扇旋转，这时给电池充电的电路是断开的，无法给电池充电。当再次按下按钮开关，开关弹出，指示灯灭，电机停止工作，这时如果插入外接电源就可以给电池充电了。电路板虽然电路简单，却能将充电与电机工作独立开来，极大的延长了电池的寿命。③电池根据学校的上课情况来考虑，一天八节课，一节课平均檫黑板时间为2min，电机平均每天工作16min。电机的工作电流为0.5A。则每天的耗电量为电路板及其它电路元件每天耗电量最多为0.01Ah，本课题产品每天的耗电量约为0.143Ah。经过市场的调查，根据电动机的工作电压、耗电量等因素综合考虑，初选两节7号镍氢充电电池作为电源，一节电池的电压为1.2V，电容量为0.8Ah，基本尺寸为直径高=1044，充电标准为充80mA需要1.5h。图3-4电路原理图第四章

总体三维建模及关键零件设计4.1proe软件的特点

经过20多年不断的创新和完善，pore现在已经是三维建模软件领域的领头羊之一，它具有如下特点和优势:参数化设计和特征功能Pro/Engineer是采用参数化设计的、基于特征的实体模型化系统，工程设计人员采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、壳、倒角及圆角，可以随意勾画草图，轻易改变模型。这一功能特性给工程设计者提供了在设计上从未有过的简易和灵活。单一数据库Pro/Engineer是建立在统一基层上的数据库上,不象一些传统的CAD/CAM系统建立在多个数据库上。所谓单一数据库，就是工程中的资料全部来自一个库，使得每一个独立用户在为一件产品造型而工作，不管他是哪一个部门的。换言之，在整个设计过程的任何―一处发生改动，亦可以前后反应在整个设计过程的相关环节上。1.全相关性Pro/ENGINEER的所有模块都是全相关的。在产品开发过程中某一处进行的修改，能够扩展到整个设计中，同时自动更新所有的工程文档，包括装配体、设计图纸，以及制造数据。2.基于特征的参数化造型Pro/ENGINEER使用用户熟悉的特征作为产品几何模型的构造要素。这些特征是一些普通的机械对象，并且可以按预先设置很容易的进行修改。例如:设计特征有弧、圆角、倒角等等，它们对工程人员来说是很熟悉的，因而易于使用。装配、加工、制造以及其它学科都使用这些领域独特的特征。通过给这些特征设置参数，然后修改参数很容易的进行多次设计叠代，实现产品开发。3.装配管理Pro/ENGINEER的基本结构能够使您利用一些直观的命令，例如“啮合”、“插入”、“对齐”等很容易的把零件装配起来，同时保持设计意图。高级的功能支持大型复杂装配体的构造和管理，这些装配体中零件的数量不受限制。4.易于使用菜单以直观的方式联级出现，提供了逻辑选项和预先选取的最普通选项，同时还提供了简短的菜单描述和完整的在线帮助，这种形式使得容易学习和使用。4.2关键零件的设计4.2.1擦拭底座擦拭底座主要功能就是用来放置刷毛和吸气口。刷毛和吸气口放置的方法我采用的是大范围分散，小范围集中的设计。小范围集中对于刷毛来说可以增加其韧性，保证刷毛的使用寿命以及提高擦拭效果。对于吸气口来说如果孔径太小，图4-1会增大气体流动的阻力，降低吸尘效果还会给电机带俩额外的负载。大范围分散对刷毛来说可以增大擦拭面积，在吸气方面更加均匀，吸尘效果更好。此外，上下两侧去除材料，得到两个比较小的部分。上部分与外壳装配，下部分用来和刷毛盖装配，使得整个结构紧凑。如图所示：4.2.2支架作为一个电动粉笔擦，里面需要放置许多的零件。零件的放置就少不了有一个它们的“立足之地”了，支架就是起这么一个作用的结构。如图所示，由左到右分别是电池盒、电机固定支柱、吸气口、集尘盒。电池盒上面一部分设置成圆柱面，可以节省空间，还能是电池装的更加牢固；之后是吸气口，吸气口周边围起来和电机固定座结合组成一个两个开口的半包围空间。起着引导气流的作用，吧吸气口里来的带灰尘的空气引导大集尘盒上面。支架四个角还设置有四个螺丝口，用来安装外壳的。图4-2支撑架4.2.3集尘盒集尘盒的作用是放置过滤海绵以及吸水海绵，传导从风扇来的带粉笔灰气体进入过滤海绵中。集尘盒的结构设置为：前段有一部分是凸出来两毫米的凸沿，这个设置是用来和支架里的卡槽配合起来固定住的。集尘盒上面部分有设置一个提手，方便清洗集尘盒的时候可以比较方便的把集尘盒拿起来。集尘盒里面分成两个区域，下部分是让从风扇来的空气有一个空间可以缓停一会，再进入过滤海绵中。集尘盒后面是开口的，平时开口处有一个盖子密封着集尘盒，要清洗的时候再打开。集尘盒后面往回一点有一条凸起，是用来给集尘盒盖平时扣住的。往回一点还有一个去除材料拉伸的槽。作为挤水板的运行轨道，让挤水板实现往返运动挤水。图4-34.2.4外壳外壳外壳是整个粉笔擦中最大的一个零件，也是最复杂的一个零件，从左到右分别是电池盒窗口，窗口处设置有和电池盖相配套结构，之后就是四根立柱，用来把外壳固定在支撑架上的。之后就是开关按钮的开口，用来控制开关，开口边缘处做了倒角处理，用起来更加舒适，人性化。接下来的就是一个固定电机的凸起结构，在外壳正确安装在支撑架上的时候。凸起结构就会压住电机，保证电机运行的时候不会跳动，避免了由此引发的故障。在往右就是指示灯的开口了，然后就是通风盖的卡扣，因为通风盖需要经常打开，就设置了一个加外力启动才分离的环形扣。后面是与通风盖相配套的结构。图4-4外壳4.2.5总体装配如图所示，总装配图的结构比较紧凑。整个粉笔擦除了外壳与支撑架的立柱有四颗螺丝，其他的装配都是用卡扣完成，或者是各个零件之间互相作用组装到一起。擦拭部分，刷毛板那里使用的刷毛用胶水固定，刷毛板与外壳使用永久式单边扣装配，因为刷毛板与外壳的装配要求相对牢固一些，电机固定座则通过外壳与支架之间相互作用的方法进行固定装配。图SEQ图\*ARABIC2粉笔擦4.2.6电动机电动机的选型很大程度上决定了黑板擦的吸尘效果，同时也会影响到所设计的黑板檫外形尺寸。本文设计理念是尽可能的将所设计的黑板檫在满足使用的前提下体积尽可能的小一些，因此应该选择采用小型电机。具体的选型如下表4-1所示，电机型号为500直流电动机，三维建模如下图2-4。这种电机的有点在于高度小，可以使设计的黑板檫更小，同时该电机的额定电压更小，因此可以采用体积更小的电池供电，另外这种电机的额定转速可以达到18000rpm，使得吸粉的效率更高。该电机的具体外形大小如下：机身为3417mm，中间电机轴为312mm，额定工作电压为6V，额定工作电流0.5A，最大转速能够达到18000rpm。基本可以满足吸尘的需求。通过就算可以知道该电机的功率P是：P=UI=6×0.5=3W图2-4500直流电动机表4-1各类微型电机机型机体尺寸(mm)伸出轴尺寸(mm)工作电压(V)工作电流(A)转速(r/min)500直流电机.∅34X17∅3X1260.518000R140电机∅35X20∅3X1330.412000F130电机20×15×25∅2X9.24.50.4515000K30电机6X8×20∅1×64.50.0520000310电机∅23X12∅2X8.560.034800强磁刷180电机20×15×32∅2×1230.4510000N30强磁电机12×10×20.5∅1X83.70.252500300微电流电机∅24×25∅2×1030.023000130强磁刷电机20×15×25∅2×960.057800140直流电机20×15×25∅2×930.5130004.3本章总结粉笔擦的结构设计零件的制作是本设计中最难的一部分，设计一个零件通常要改好更多次方案。特别是零件装配之间需要互相固定的零件，零件与零件之间的尺寸配合要求比较精密，而且关联性很强。差不多是牵一发而动全身了。但是经常会发现一些新问题需要改，一改就是大改。第五章

总体制作工艺5.1总体加工方案的选择5.1.1产品加工方法分析通过对产品的功能及使用环境的分析，可以确定产品除了电动机、电路板等电子模块外，其它零件都可以使用塑料材料，从而可以确定加工方法有这么几种：①塑料数控切削加工②3D打印加工③模具加工。塑料数控切削：使用数控机床直接对固态塑料直接进行去除材料的加工方法，它适用于塑料件直接成型困难或对单件小批量生产的情况。由于塑料种类较多，不同的塑料的切削参数也不同。通过查阅相关的资料，国内对于塑料材料的切削研究较少，特别是粉笔外壳的切削研究更是很难查到。所以本产品不采用这种加工方式。3D打印：一种快速成形技术，它以数字化模型为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式构造物体。由于其在制造方面独特的成形方式，被认为是“第三次工业革命的重要生产工具[10-11]。与传统的加工方式相比，3D打印不用制造模具，不用去除材料，不用考虑液态材料成型参数，因此，3D打印是非常有发展前景的产业[12-13]。注塑模具加工：通过密闭型腔成型出一定体积尺寸的产品。模具注塑适合适用于塑料件的大批量加工。本设计的基本组件都是塑料件，基本都可以使用模具加工。5.1.2加工方案的选择现在我国教育行业基本上都是在使用粉笔作为教学用具，但是却鲜有具备吸尘功能的粉笔擦与之相配套。现在步入新时代，人们对美好生活的向往之心日益强烈，作为教书育人的教育工作者，更是有权利过上更好的生活。这样教室里的粉尘就免不了要被消失了。虽然现在在多媒体教学日渐方便，但我认为多媒体教学想要完全取代黑板还有很长的一段路要走。起码50块钱一大箱的五颜六色的粉笔，这种经济效益与动辄几万块的多媒体教学设备来说，就相差很远。另外，粉笔书写还有很强的时效性，即兴即写即擦，不需要像多媒体一样要提前制作PPT.我在大量观察众多优秀论文之后，结合我自己的感悟，我设计的一款可以拿在手上具有比较高的舒适性，用起来差是很干净，过滤效果非常好，还不用经常清理的粉笔擦。它融合了小型粉笔擦灵活方便的优点，同时没有很多精密密的元件，成本方面也不会很高。我相信可以给教学工作者以及其他需要用到粉笔的人带来长久的健康。如果需要大批量生产的活就需要用到注塑模具来进行生产。5.2粉笔擦外壳特点分析与模具注塑加工工艺5.2.1零件工艺分析表5-1热塑性塑料厚度设计参考表热塑性塑料最薄/mm(in)平均/mm(in)最厚/mm(in)AcetalPOM0.4(0.015)1.6(0.060)3.2(0.125)ABS0.8(0.030)2.3(0.090)3.2(0.0125)Acrylic-PMMA0.6(0.025)2.4(0.093)6.4(0.250)Cellulosics-CE0.6(0.025)1.9(0.075)4.8(0.187)FEP0.25(0.010)0.9(0.035)12.7(0.500)Nylon-PA0.4(0.015)1.6(0.062)3.2(0.125)Polycarbonate-PC0.1(0.040)2.4(0.093)9.5(0.375)Polyethylene(LD)-LDPE0.5(0.020)1.6(0.062)6.4(0.250)Polyethylene(HD)-HDPE0.9(0.035)1.6(0.062)6.4(0.250)Ethylenevinylacetace-EVA0.5(0.020)1.6(0.062)3.2(0.125)Polypcopylene-pp0.6(0.025)2.0(0.080)7.6(0.300)Polysulfone-PSU1.0(0.040)2.5(0.100)9.5(0.375)Modfied-PPO0.8(0.030)2.0(0.080)9.5(0.375)Polystyrene-PS0.8(0.030)1.6(0.062)6.4(0.250)SAN0.8(0.030)1.6(0.062)6.4(0.250)硬PVC1.0(0.040)2.4(0.093)9.5(0.375)Polyurethane-PU0.6(0.025)1.27(0.500)3.8(0.150)从上表可以得知，以上各材料在厚度上都能符合我们的需求，但是我们还得考虑产品的强度，以免在日常使用中因为掉落、碰撞等因素导致产品轻易的损坏或变形。参考以前的设计经验，初步考虑决定将产品的厚度控制在1.5mm左右。此外作为日常使用，且使用时长和效率相对较高，所以产品的重量不宜过重，因此该产品的材料在选型时需要注意密度不可过高，再者，黑板擦需要与人体近距离接触，所以不可对人体产生副作用，最后作为产品的原材料，在满足使用需求的同时要尽量控制成本。综上所述，ABS塑料是比较适合我们的材料。通过各种资料的查阅，最终我们可以汇总出ABS塑料有以下相关参数：表5-2预热温度/℃预热温度/℃预热温度/℃80～90120～18050～70密度g/cm³料筒温度/℃收缩率1.01～1.05200～210～230～2200.005～0.008注射时间/s保压时间/s冷却时间/s3～510～3015～303～510～3015～303～510～3015～30喷嘴温度/℃凝固成型周期/S注射压力/MPa180～19040～7060～1005.2.2注塑机的选择确认好产品的材质以后，接下来我们准备对加工产品所需的注塑机进行选型。选择合适的注塑机我们首先要初步计算出注塑机的加工范围。在这里首先要计算出产品的体积，重量，锁需要消耗胶液的体积和模具锁需要提供的锁模力。从图形可以看出，我们设计的外盒的造型是比较奇特的，所以通过传统的计算方式来计算体积显然是不太容易的。所幸现在画图软件都很先进，功能都非常强大，其中就包含对模型的体积计算。本设计我们主要使用Proe这款软件，通过设计图纸使用proe软件对我们所需计算的黑板擦外盒模型进行还原，还原后通过软件计算可以得出，黑板擦外盒的体积为17600mm³。从上述查阅资料汇总的表格我们可以查到ABS塑料的密度为1.01~1.05g/cm³，在这里为了防止计算量不够，在数据计算上根据“保量”原则，我们选择ABS塑料的密度为1.05g/cm³来进行计算。通过公式m=ρ·v,其中ρ为产品的密度，v为产品的体积。我们可以计算出该产品的重量：m1=1.05x17600/1000=18.48g本设计的理想预期是能大批量生产和应用，所以在设计上我们尽量选择生产效率高的要求来设计，但是也要照顾到生产制造成本，所以本设计我们初步选择采查用一模两腔的方式来进行设计。根据查阅资料《塑料模具设计指导》可知塑料熔休注射量的计算公式为m=n·m1+m2本公式中n为我们所选择的型腔数量，m指一套模具所需塑料的质量，m1指的是单个塑件的质量，m2指的是浇注系统的质量。m2的数据通常与塑件的流动性和塑件的质量相关联，根据查阅的资料参考，本设计中我们选m2=0.6n·m1所以有m=n·m1+0.6n·m1=1.6n·m1=1.6*2*18.48=59.1362g锁模力的计算接下来我们需要对本设计的锁模力进行校核通过查表可知，锁模力的计算公式为：F=（n·A1+A2）·P其中F指模具所需要的锁模力；n指的是选定的型腔的数量，A1和A2分别指单个塑件和流道凝料在分型面上的投影面积；P指的是ABS溶液对性强的平均压力。借助三维软件的工具我们可以测量出A1=19941mm²，其中A2在分型面上的投影为0.2A1-0.5A1，在本设计中我们取A2=0.3A1。查阅资料可知ABS属于中等黏度塑件及有精度要求的塑件，在本设计中P取35Mpa，综上所述，我们可以计算出F=（n·A1+A2）·P=(2x19941+0.3x2x19941)x35=1814631N=1814KN.最大注射压力的校核注射压力是指在螺杆头部产生的熔体压强，注射压力过低会导致型腔压力不足，熔体不能顺利充满型腔;反之，注射压力过大，不仅会造成制品溢料,甚至系统过载。螺式注射机ABS注射压力一般是60~100MPa，取80Mpa.注射机注射压力为119MPa,满足要求。参考《塑料成型工艺设计与模具设计》P105表4.2常用国产注塑机的规格和性能。初步选择采用注射机型号：G54-S200/400。其有关参数为:额定注射量200/400cm、注射压力109MPa、锁模力2540KN、最大注射面积645cm、模具厚度165~406mm、最大开合模行程260mm、喷嘴圆弧半径18mm、喷嘴孔直径4mm、拉杆间距290mmx368mm。适合生产要求。分型面的选择查阅相关资料可知，分型面的设计需要注意以下几个方面：①.分型面的选择应便于塑件脱模和简化模具结构，选择分型面应尽量使塑件开模时留在动模；②.分型面应尽可能选择在不影响外观的部位，并使其产生的溢料边易于消除和修整；③.分型面的选择应保证塑件尺寸精度；④.分型面选择应有利于排气；⑤.分型面选择应便于模具零件的加工；⑥.分型面选择应考虑注射机的规格。考虑到本产品的表面粗糙度要求较高，所以选择其上表面作为分型面，可以降低模具的制造难度，也便于产品的成型和出件。分型面分型面图5-1总结此次课题完成了电动无尘粉笔擦的研究设。本设计包括整个产品的外形框架的设计、工作原理的研究、零件的设计和加工图的绘制、本设计的三维图的还原、强度的仿真校核，本设计在市场前景的研究和探讨、本设计零件的注塑加工工艺的研究等工作。一开始想了通过静电式吸附的工作原理完成对粉笔写字后实现无尘清除的，设想是利用变频器把直流电转变成交流电，然后通过升压器进行升压，再经过整流获得直流高压电源接在电极和吸尘班上，经过我设计的结构组成一个基于高压电静电的无尘粉笔擦。现在的静电吸尘器多用于发电厂的尾气吸收其显示出来的优点是，清理灰尘方便自动化程度高、同等工作能力下的体积更小，希望利用这种原理做出来的粉笔擦也可以达到清灰尘能力强、工作稳定、工作效率高、噪音小、寿命长等特点。但是随着进度的推进，暴露出一个很严重的问题，即要使吸尘板具有吸尘能力，就要在电极外产生电晕。产生电源的条件要求有一定的电压，但是作为粉笔擦确定了他不能够有很大的结构。如果结构满足不了吸尘板之间会因为承受不住高压而击穿造成短路，之后在查阅大量的资料，希望可以找到解决这个矛盾的技术方法，但是没能找到，所以就改变了方案。经过广泛寻找资料阅读其他人对于吸尘黑粉笔插的研究，我确定了现在这个利用海绵来过滤的方案。这种方案实现了能自动吸附粉笔尘、使用效果明显、制造成本不高、使用简单方便等多种优点于一体，能够帮助教室里解决困扰良久的粉尘问题，为学生和老师的健康奉献一份力量，同时可以让孩子们感受到科技进步的优点，本产品具有良好的市场前景。目前该设备虽然已经基本能实现对黑板上粉尘的清理功能，但是还存在着一些可以进一步改良和优化的空间。首先对于吸附后的