2022年智能黑板擦设计报告.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 海军工程高校2022 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 贾战鹏指导老师：名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 海军工程高校训练部二一四年三月十日名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 前 言“ 一根粉笔,三尺讲台”,这是对老师的由衷赞扬；殊不知,赞美背后,隐忧多多；板书带来的“ 粉笔综合症” 已

2、成为宽阔师生的头 号健康隐患；老师常年使用粉笔,不自主地“ 吸” 入大量粉尘,简洁 患上呼吸系统疾病； 而同学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老师更为严峻；一名同学从学校到读完高校至少需要 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；一名老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”；由于每天上课要写板书、擦黑板,粉笔灰常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,严峻的仍会引发哮喘；据估算,一般而言

3、,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 6节课,就相当于要“ 吸” 掉 12 支粉笔；一、设计目的众所周知, 黑板是我们日常学习中必不行少的一样教具,无论是从学校仍是到高校, 都会使用到黑板, 而一般我们平常使用的人工黑板擦不但费时、费劲,仍有粉尘污染空气的缺点；因此,我们就有了1名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - “ 全自动

4、黑板擦”的这个设想； 从而到达使宽阔师生削减劳动强度及2名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 不受粉尘危害、身心健康得到爱护的目的； 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, 而且使用起来不便利, 没有真正到达自动和无尘的目的,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. 掌握方式用两个电动机作动

5、力, 掌握电机驱动黑板擦的上下运动和导轨的左右运动； 掌握方式可采纳单片机进行掌握,采纳类似于数控机床的编程掌握方式, 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3名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 黑板擦除装置采纳电磁吸合装置,使既可贴紧黑板,

6、 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,而是通过掌握开关,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利之处；图 1 4名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - -

7、 - 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,通过链传动掌握黑板擦的移动,而电动机的正反转就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,可以掌握横梁从而实现板擦左右移动；图 3 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5名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 黑板擦的边

8、框两边分别固定一个线圈 圈通过开关分别与相应的电源连接；已缠有相应匝数的导线 ,两线 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,来实现擦除功能；开关断开时,电磁力消逝,黑板擦两端的衔铁在弹 簧的作用下与线圈别离, 从而黑板擦与黑板别离, 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、费劲和粉末污

9、染等弊端,我们设计了以上方案,该方案是建立在自动掌握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掌握,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、随便擦除黑板的功能；3利用静电原理,防止了粉尘随便漂浮的缺点,实现了粉尘6名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 的集中清理功能；4通过电路、开关和操作面板, 实现全部运动的自

10、动化掌握；2、特点 在设计过程中, 采纳了机械运动和自动掌握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掌握,便利牢靠、省时省 力,节约了上课时间,提高了上课效率；2由于实行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,从而防止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本方案采纳了主电路与掌握电路相别离的方法,从而操作 安全；4本方案所实现的功能,是依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,果,而无需将原黑板全部换掉；5结构简洁,成本低,便于安装；6系统原

11、理简洁,操作便利；3、应用前景既能到达全自动无尘的效随着多媒体技术的进展, 课堂教学对黑板已不是像以前那样依靠,7名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 但黑板的 便利书写的特点仍是不行替代的,所以黑板仍是课堂教学 所不行缺少的；但是,由于传统的黑板擦除方法存在着许多弊端,在 当今以人文本、 全面建设和谐社会的趋势下, 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

12、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” 的完善结合,真正做 到了操作简便、安全,而且整套装置是依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,更具有宽阔的市场前景；五、主要创新点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 接触和别离与粉尘的集中清除等功能；2、模块化设计依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,最终按功能需要组合而成；3、概念设计传统黑板需要老师或同学亲自动手擦除粉笔字迹,费时费劲,影 8名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 响上课效率, 危害老师同学的身体健康； 而全自动无尘黑板就解决了此种问题, 实现了其运动与擦除功能的自动化,并通过利用粉尘收集装置解决了环保问题；在概念设计上做到了创新；4、最简化原就 虽然该设计功能较多看似复杂, 并在掌握上实现了肯定程度的智能自动化掌握, 但是其在结构上却相当简洁明白,做到了以简洁的结构实现复杂功能的目的；为产品的生产和应用供应了便利；9名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 11 页