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1、目 录1. 设计背景1.1国内黑板使用状况31.2国外黑板使用状况32. 设计简介2.1设计原理42.2设计方案52.3创新点63. 自动清洁黑板设计3.1装置总体结构73.2装置具体结构及功能介绍动力区83.3装置具体结构及功能介绍清洁区94. 自动清洁黑板使用说明4.1安装说明164.2日常使用说明174.3日常保洁说明175. 自动清洁黑板价值5.1装置优点175.2装置缺点185.3装置市场应用价值196. 总结6.1结论、心得、不足206.2参考资料221.设计背景1.1国内黑板使用状况就国内目前而言，很多的中学，大学依旧使用着“黑板+粉笔”由于粉笔的使用，就不可避免的带来了粉笔灰。
2、而粉笔灰就对老师以及学生带来了一些危害：1.对肺的危害2.对上呼吸道的危害3.对眼睛的危害4.对皮肤的危害等。当然，由于是“黑板+粉笔”的传统教学方式，就存在板书不便（老师需弯腰踮足），黑板难以擦拭的缺点，尤其是当板书多的情况下，老师需要不停的擦拭，带来大量的粉笔灰。长此下去，有些老师很容易患上颈椎病等职业病。目前有些学校考虑到老师的健康，推广使用水溶性粉笔，却更加增大老师的劳动强度。水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，还要等黑板干后才能书写。1.2国外黑板使用状况当前在美国的学校中，更加清洁和多功能的白板正在逐步取代传统的粉笔灰飞扬的黑板，成为了学校新的建设项目首选
3、的教学设备。加拿大是用的白板，也就是whiteborad，不用粉笔和黑板的。然后有很多地方还用那种旧式的光学投影仪，大多数还是用数码投影机的。而对于国外而言，更加清洁和多功能的白板逐渐开始取代“黑板+粉笔”的传统教学方式。国外采用白板德邦主要原因是：1.健康和卫生2.因为学校教育中小班化的趋势越来越明显，教师在课堂中的活动更像是启发和培训，而不是传统的单调书写和讲解方式3.白板作为一个辅助的教学书写工具，应当与学生在书面看到的表现更加接近4.功能扩展的白板也能变成一个特大号的计算机频幕，更有助于信息技术在课堂上应用。但是由于价格较传统昂贵，所以不适合中国各中学，大学推广普及使用。因此目前迫切需
4、要一种物美价廉的创新型黑板清洁装置。（摘自参考资料1）2.设计简介2.1设计原理A.用电动机作为动力源，为后续功能提供动力。B.设立雨刷器，水循环装置以实现自动清洁功能。C.将清水储存到蓄水池中，以供水循环系统使用而清洗黑板。D.将清洗后含有粉笔灰的水经过沉降后继续用于水循环系统，粉笔灰沉降到存灰板上。2.2设计方案根据一般常识初步设定的黑板板面基本尺寸为：长4000mm，宽1000mm。经过讨论，将方案制定如下：1.电机、雨刷器、蓄水池、存灰板以及水循环装置安装在机座上。机座与外壳分离消除了噪音。2.外壳依附在原黑板，成为了一个整体，解决了支撑问题。3.运转模式为：启动一清洁一停止。（摘自参
5、考资料2）2.3创新点新型黑板清洁装置以电动机为动力，通过黑板与汽车雨刷器的相结合，可以起到清洁黑板的作用。而其操控通过一组电动按钮，可以轻松实现自动清洗。作为创新黑板清洁装置，它的创新之处有以下几点；1. 外观结构：非工作时雨刷器可以隐藏到装置的外壳中，一方面增加了空间的利用，另一方面避免了一些不必要的损坏。而且其电路以及蓄水，排水，存灰的位置都在在装置的外壳中。2. 内部配置：装置由小型电动机为动力，带动蓄水池的水由上而下清洗黑板，并在其后由雨刷器开始工作，全过程无需人力，并且保证了无粉笔灰的飞扬。3. 少污染，节约资源：机构中清洗黑板的水，是采取循环利用的，清洗完的水可以通过沉降，将其中
6、的粉笔灰沉降到存灰板中，下次可再次使用。而且雨刷器和水循环的功率较低，节约了电能。4. 维修方便，保养容易：由于在非工作时期，装置的动力区（电动机等其余电路）以及清洁区（雨刷器和水循环装置）都隐藏在装置的外壳中，所以很大程度上避免了人为的损坏，维修时只需将外壳取下，内部结构一目了然。平时只需定时添加循环水以及清理存灰的装置即可。3.自动清洁黑板设计3.1装置总体结构自动清洁黑板装置分为动力区，清洁区具体如图所示；3.2装置具体结构及功能介绍动力区 动力区开关装置、水循环装置、其结构剖视简图如下所示： 3.3装置具体结构及功能介绍清洁区清洁区包括雨刷器，蓄水装置，存灰板，示意图如图所示；常见汽车
7、雨刷器有二种，电动机功率小点的是全利用正平齿轮减速后，最后通过一个偏心轮和一连杆机构把圆周运动转弯为了往返来回运动。电动机功率大点的就是现在利用涡轮涡杆减速，然后同样的是利用偏轮和连杆机构把园周运变为往返运动。再还有一种气动的，那就是利用压缩气体再通过气缸，阀门控制来进行往返运动的。本装置雨刷器总成含有电动机、减速器、四连杆机构、刮水臂心轴、刮水片总成等。当按下装置的开关时，电动机启动，电动机的转速经过蜗轮蜗杆的减速增扭作用驱动摆臂，摆臂带动四连杆机构，四连杆机构带动安装在前围板上的转轴左右摆动，最后由转轴带动雨刷器清洗黑板。其中间歇控制档一般是利用电机的回位开关触点与电阻电容的充放电功能使雨
8、刷器按照一定周期刮扫，即每动作一次停止212秒时间。装有电子调速器，该调速器附带感应功能，能根据水量的大小自动调节雨臂的摆动速度，水大刮水臂转得快，水小刮水臂转得慢，水停刮水臂也停。由电动机带动齿轮装置1-2，传至曲柄摇杆机构2-3-4，将电动机单向连续转动，转化为刷片4做往复摆动，其左右摆动的平均速度相同。雨刷器的运动简图： （摘自参考资料6）4. 自动清洁黑板装置使用说明4.1安装说明选取如图位置安装，安装如图所示；4.2日常使用说明 1.使用前先将蓄水池取下，添加清水。 2.按照使用要求按下开关，待蓄水池中的水经过水循环装置送到黑板上方后，开始清洗黑板，之后雨刷器开始工作。 3.根据使用
9、者需要，当黑板清洗干净后，可以关闭开关。此时雨刷器自动收回到装置中。4.3日常保洁说明1.如需对存灰板进行清灰处理，只需将存灰板与装置外壳之间的锁扣解开即可。2.如需对雨刷器进行更换或者清洗，只需将装置外壳取下，将雨刷器拆下或者直接清洗即可。3.水循环装置的清洗以及灰的处理，如果循环水的沉降时将不够，那么进入到循环装置中的水就会含有少量粉笔灰，久而久之将对水循环装置造成堵塞。所以有必要定期对水循环装置进行检查以及清洗，保障其能长期使用。5.自动清洁黑板价值5.1装置优点 1.分为：动力区，清洗区具有自动清洁，擦干的功能。2.采用电动机，雨刷器周期性摆动擦拭黑板，省力气，效率高，解决擦黑板费劲的
10、问题。3.清洁区有循环水对黑板进行清洗，有效的避免了粉笔灰的飞扬。4.无需单独的遥控器，控制装置与总体装置为一体，避免了遥控器的丢失。5.保留了原黑板，只需在原基础上安装，保证了老师对黑板的随意性使用。5.2装置缺点 1.需要人定期对其进行检查，并且对其雨刷器、蓄水池、存灰板、水循环装置等进行清洗。还有要对其蓄水池进行定期的添加清水。2. 大学中的而一些活动黑板，本来外壳就已经占地方，如再加上该装置，则显得特别的笨重、压抑。3. 有一定的耗电量，电动机工作的时候有轻微的响声。4. 短期内进行多次清洗，可能会由于清水的不足，水循环装置会将未沉降的水送到黑板上方的装置中，之后由于清洗黑板的水中存在
11、大量的粉笔灰吧，雨刷器不能更好的起到清洁装置。5. 如遇到黑板表面不是很平整，雨刷器在清洗过后，可能在黑板表面留下一定的白点儿而清洗不了。6. 由于雨刷器的工作面是一个扇形，所以黑板上方两个角不能做到清洗。5.3装置市场应用价值 随着社会的不断进步，科技的不断发展我们身边的事物在不断的更新，就拿教学黑板来说，现在市面上有水泥黑板，毛玻璃黑板，水彩黑板，木质黑板，铁质黑板等每一种都有自己的特点，但是自动清洁黑板能够真正拥有绿色，健康，便捷三大特点。自动清洁黑板在功能上的创新将会在未来的教学、工作交流中得到很好的运用。在家庭教育、大型会议室以及教室都可以得到很好的推广运用。目前对于家庭及幼儿园幼儿
12、教育，传统黑板粉笔所带来的粉尘严重影响幼儿身体甚至整个家庭生活环境也会变得很差，这些都使得许多传统粉笔黑板已经不能应用于此种教学，所以我们这种新型多功能黑板将对此种情况产生革命性变化，这种黑板将以全新的理念使得幼儿教育更加健康，绿色，环保，便捷。在价格方面，自动清洁黑板与480元的传统黑板，4499元起价电子白板相比，算是可以接受的。6.总结6.1结论、心得、不足 在整个的课程设计中，我看了网上诸多的资料、分析与设计。虽然各有优缺点，但是和我心中所想的还是有很大的差别的。由于找不到类似的资料，曾经一度想到要放弃或者和同学一起组团队，因为那样可以省去很多的力气。不过最后在指导老师的鼓励下，还是毅
13、然决然的向老师交了自己的课题摘要。也最终决定了自主创新。 在这短暂的几天中，我收获颇多，对自己的专业也有了重新的认识，并在设计中，逐步地将理论与实践相结合，在锻炼能力的同时，也感受到了其中的乐趣。尤其是我发现当自己的即将接近尾声的时候，自己是多么的激动与自豪。因为这是自己辛辛苦苦自主创新的装置，虽然与之前的产品也有类似之处，而且还有一些地方是参考的前人资料。但是毕竟该装置的总体构思是自己想出来的，而且将其付诸于理论基础，由于能力有限，不能将其付诸于实践。 自动清洁黑板设计是一项涉及多学科的极富挑战性的设计课题，其考虑的因素必须是多方面的，这就更需要有大量的资料与前人的设计作为参考。在本次设计中
14、，我从机械工作原理开始设计，结合老师书写行为了解自动清洁黑板。根据这些，我最终确定了自动清洁黑板的新设计方案。当然本次设计的成功离不开老师的悉心指导和其他同学的热心帮助。机械原理是一门技术基础课，其最显著的特点是基础理论与工程实际的结合。要用到物理、数学、力学、机械制图和工程材料及机械制造基础等先修课程的知识，尤其是理论力学的知识。但并不是这些课程的简单重复，而是要引导我们如何应用所学的只是解决工程实际中所遇到的问题。所以本课程的学习不同于理论课程的学习，也不同于专业课，而具有一定的理论系统性及逻辑性和较强的工程实践性的特点。因此，在学习本课程时应注意掌握基本的概念、原理及机构的分析与综合的方
15、法。注重理论联系实际：本课程并不是研究某种具体的机械，而是着重研究一般机械的共性问题，即机构的结构分析和综合的基本理论和基本的方法。这些基本理论和方法是紧密为工程服务的。因此，在本课程的学习过程中，一方面要注意这些理论和方法在理论上建立和推演的严密性和逻辑性，另一方面更要注意这些理论和方法如何在工程实际中的应用。此外还应随时留意日常生活和生产中遇到的各种机械，以丰富自己的感性认识；并用所学到的理论和方法认识分析这些机械，以加深理解，使理论和实践相互促进。初步建立工程观点：本课程要用到很多与工程有关的名词、符合、公式、标准及参数和对机械研究的一些常用的简化方法，如倒置、反转、转化、当量、等效、代
16、换等等。在机构分析与综合中，除解析法外还介、实验法以及试凑等一些工程中实用的方法。因此在学习时，对名词应正确理解其含义，对公式应着重于应用，而对方法则着重掌握其基本原理和作法。另外，实际工程工程问题都是涉及多方面的因素的问题，其求解可采用多种方法，其解一般也不是唯一的。这就要求设计者具有分析、判断、决策的能力，要养成综合分析、全面考虑问题的习惯和科学严谨、一丝不苟的工作作风。此次的设计由于自身的能力不足，一方面图解的部分本应该用专业绘图软件绘制，但是由于自己之前的相关课程的学习不过关，所以不能用专业的制图软件绘制；另一方面有些图解不能很好地将装置的工作原理表现出来，所以可能起不到预期的效果。而且有些设计的理论基础不是很清晰，不能达到预期的效果，所以可能存在诸多的问题，所以敬请谅解。6.4参考资料1.粉笔的利与弊2.自动清洁黑板报告3.自动无尘黑板清洁装置4.机械原理5.黑板尺寸6.汽车雨刷器的设计
