自动擦拭和吸尘黑板创新设计.doc

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1、学无止境自动擦拭和吸尘黑板创新设计摘要：当前，尽管多媒体为代表的现代化教育工具已经普遍走进课堂，但是在数学、物理等需要讲解与论证的课程中，传动的黑板依然不可或缺。然而，传统黑板需要手动擦拭，这无疑增加了教师不必要的劳动，同时粉笔灰尘会对教师和学生的身体健康造成伤害。本文鉴于此，创新设计了一种自动擦拭和吸尘的黑板，对该新型黑板的工作原理、机械结构、工作过程等进行了介绍。该黑板实现了自动擦拭和自动吸收粉笔灰尘，减轻了广大教师的负担，保护师生的身体健康。关键词：黑板；自动擦拭；自动吸尘随着教育逐步走向现代化，我国各级学校的课堂教学方式发生了

2、重大的变化，以多媒体为代表的现代化教育工具极大地改善了教师的教学方式、方法，不但使其从长篇的板书中解放出来，同时也极大地提高了课堂教学效率。然而，在一些课程的讲授中，如理科类学科的公式推导，受课堂讲解与论证的需求，应用黑板和粉笔授课在当前教学过程中仍是重要的方式之一，特别是经济发展落后、教学条件差的地区，黑板仍是必不可少的。然而，传统的黑板主要包括黑板面、粉笔、黑板擦。它主要存在两大弊端：①传统黑板需要手动擦拭，书写不方便，一天至少写十几块黑板，多数老师需要自己擦拭，手动擦黑板费时费力；②擦拭黑板产生的粉笔灰尘会对教师和同学身体健康造

3、成伤害。如粉笔尘非常容易被教师或者学生吸入肺部，粉尘被吸入肺部后多数被阻留在肺泡内，进而会诱发呼吸系统炎症并降低肺通气功能，严重的甚至会导致肺癌、尘肺病等。湖北汽车工业学院申请提出的专利“摇动式机械黑板擦”，虽然较传统黑板擦有所进步，但是其采用手动摇动，传动系统较复杂，而且缺乏粉尘收集装置。鉴于此，创新设计了一种自动擦拭和吸尘的黑板，实现黑板擦拭的自动化，减轻广大教师的负担，同时减轻粉笔灰尘对老师和同学身体的伤害，呵护师生的身体健康。1新型自动擦拭和吸尘黑板的工作原理3学无止境新型自动擦拭和吸尘黑板采用滚珠丝杠和齿轮齿条作为传动装置，

4、通过滚珠丝杠将驱动电机输出的回转运动转化为直线运动，进而使得擦拭体能够左右移动。借助于齿轮和齿条的啮合传动，使得擦拭体在左右移动的过程中实现滚动，实现高效擦拭。此外，在清除的过程中，由吸尘电机通过负压原理将粉笔灰收集在吸尘装置中，同时吸尘装置可以随着擦拭体一起左右移动。吸尘装置一方面可以极大的吸收擦拭黑板过程中产生的粉笔粉尘，保护师生的身体健康，另一方面，将粉笔粉尘集中在一起也便于黑板的清理打扫。当擦拭体运动到左右极限位置触碰到两侧的限位开关时，限位开关产生电信号进而通过单片机使得驱动电机和吸尘停止工作，并调整驱动电机的转动方向，为下

5、一次擦除做好准备。其工作原理如图1所示。2新型自动擦拭和吸尘黑板的机械结构和工作过程2.1机械结构。自动擦拭和吸尘黑板主要采用滚珠丝杠和齿轮齿条进行机械传动。如图2所示为黑板的结构示意图。黑板板面的上部和下部分别安装了支撑块，支撑块分别用来支撑丝杠和固定直线导轨，驱动电机经过减速器后与丝杠连接，丝母与丝杠相互配合传动，传动轴的上端和下端分别与丝母和滑块通过转动副连接，擦拭体固定在传动轴上。在电机的驱动下丝杠可以在支撑块的约束下相对转动，带动丝母左右移动，进而实现擦拭体的左右移动。黑板板面的上方以及丝杠的下方安装有齿条，在传动轴上固定安

6、装有齿轮。在擦拭体左右移动的过程中，齿轮齿条相互啮合传动，进而使得擦拭体在左右移动的过程实现转动。黑板板面的下方设置直线导轨、滑块以及吸尘装置连接滑块与直线导轨之间通过移动副连接，滑块和吸尘装置连接滑块通过连杆固连。吸尘装置设在吸尘装置连接滑块上，进而使得擦拭体在左右移动的过程中也能够带动吸尘装置左右移动。黑板板面上方的左右两端均安装有限位开关。2.2工作过程。当教师需要擦拭黑板时，首先通过控制器盒上的启动按钮使驱动电机和吸尘电机开始工作，在驱动电机以及传动系统的作用下，擦拭体正向移动并保持滚动状态，实现对黑板的擦拭。同时，在吸尘电机

7、的作用下产生负压，进而吸收擦拭过程中产生的粉笔灰尘。当擦拭体触碰到限位开关时，限位开关向单片机发出电信号，进而通过单片机使驱动电机和吸尘电机停止工作，擦拭体停止运动，单片调整驱动电机的转动方向为下一次擦除做准备。3创新点及展望3学无止境本文创新设计了一种新型自动擦拭和吸尘黑板，对该新型黑板的工作原理、机械结构、工作过程等进行了介绍。该黑板采用滚珠丝杆和齿轮齿条作为传动系统，相比于同类型黑板，其传动系统更加简单，便于实现，同时其增设了吸尘装置，实现了在黑板擦拭的过程中对粉笔灰尘的自动收集，有利于减少粉笔灰尘对师生身体的损害。其主要创新点

8、在于：①该黑板实现了黑板粉尘自动收集功能，保护师生身体健康；②该黑板实现了自动擦拭，将教师从手动擦黑板中解放出来。新型自动擦拭和吸尘黑板可以帮助教师和学生远离粉尘困扰，更舒心的教学和学习，有利于其身体健康。同时该黑板结构