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《机械创新设计》

结课论文

课程名称《机械创新设计》

院（系、部、中心）机械工程学院

专业机械设计制造及其自动化

班级

姓名学号

题目防尘黑板擦

起止日期2012-11-12~2012-11-26

任课教师

防尘黑板擦

作者：（南京工程学院机械工程学院南京211167）

摘要：普通的黑板擦有着严重的粉尘污染的缺点。粉笔灰对老师和学生身体有很大的危害。防尘黑板擦在普通黑板擦基础上做了一点改进，在基本解决粉笔灰扩散问题的同时还能回收粉笔灰，可以进行二次利用。通过在黑板擦工作时，两个外轮同时与黑板摩擦，就产生了两个动力源。一个动力源提供擦拭带的循环转动，一个动力源提供叶轮刷的转动。这样就能完成取灰和去灰的过程。然后就是通过两个集灰盒来收集粉笔灰。最后就是回收粉笔灰。我们认为“防尘黑板擦”的设想既能维护了教室良好的环境，又能节约了资源。

关键词：叶轮刷；外壳与集灰盒；擦拭带；减速器

1引言

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。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，却要不断受到粉笔尘灰的危害；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”。

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。

2国内外研究概况

无论国内外，有课堂的地方就有黑板，有黑板就有黑板檫。目前，比较流行的黑板檫还是长方形的传统意义上的黑板檫。没有多大变化。他的工作原理是通过棉质材料摩擦去除黑板上的粉尘。优势是明显的，结构简单、使用方便、被清洁面符合书写要求，缺点是粉尘漫空飞舞，长期会对人的呼吸系统造成伤害。

3防尘黑板擦工作原理简介

通过在黑板擦工作时，两个外轮同时与黑板摩擦，就产生了两个动力源。一个动力源提供擦拭带的循环转动，一个动力源提供叶轮刷的转动。这样就能完成取灰和去灰的过程。然后就是通过两个集灰盒来收集粉笔灰。最后就是回收粉笔灰

图1结构原理图

集灰

去灰

图2工作过程

4设计方案

（1）取灰过程

图3取灰装置图

动力源1：黑板擦工作时，黑板擦上外轮2与黑板面之间的滚动运动，以带动轮轴的转动，而轮

轴的转动就为黑板擦后续工作提供了动力。

图4外轮2（带有棘轮）

单向运动：为了确保粉笔灰完全随擦拭带黑板擦的内腔，所以要求擦拭的运动应具有单向性。

所以在设计外轮的时候，就在外轮2上面安装了一对棘轮（图5所示），这样就使的外轮2只具有单向运动性。这样就能确保擦拭带单向运动，并顺利的将粉笔灰带入内腔，从而达到预期效果。

图5棘轮（单向转动性）

减速过程：

外轮2与减速器（如右所示的减速器）上的齿轮1共轴，带动齿轮4运动，以达到减速效果。

图6齿轮系减速器

擦拭带的转动：

齿轮4与擦拭带的轴1共轴。外轮2通过减速器从而带动擦拭带的转动。擦拭带就会粘走黑板上的粉笔灰。这就完成了取灰的过程。

图7擦拭带

（2）去灰过程

图8去灰装置图

动力源2：黑板擦工作时，是黑板擦上的外轮1与黑板面之间的滚动运动，以带动轮轴的转动。而轮轴的转动就为黑板擦去灰过程提供了动力。

图9外轮1

减速传动过程：如下图所示为轴的动力通过齿轮传动传递给三个叶轮刷。

图10齿轮传动

叶轮刷去灰：

通过叶轮刷的转动，与擦拭带的接触得以完成给擦拭带去灰过程。

图11叶轮刷

（3）集灰过程

储灰过程是将在取灰过程中叶轮刷从擦拭带上刷下来的粉笔灰储存起来。

在黑板擦的内腔里的两端分别安装如图所示的集灰盒，用来盛装叶轮刷刷下来的粉笔灰。

以防止粉笔灰在黑板擦内腔窜动而影响黑板擦的正常工作。

图12集灰盒安装后模样图

图13为集灰盒的透视图，可以看到阀门（2）在轴（1）上可以自由转动到开口位置。图14所示为细绳牵着阀门，限制其开阀角度，这是为了能让它在不工作的时候恢复到关闭状态。

此时叶轮刷把擦拭带上的粉笔灰刷下来，粉笔灰在重力的作用下就会滑倒集灰盒内，黑板擦不工作的时候，如图14中所示阀门在重力的作用下会自动关闭，就起到了储存粉笔灰的功能。

图13集灰盒的透视图

图14阀门

（4）回收过程

当粉笔灰不断收集在集灰内，我们就要定期的打开取灰口的盖来取粉笔灰。取出来的粉笔灰又可