机电产品设计-.

佳木斯大學设计说明书（机电产品设计Ⅳ）题目：旋转式黑板学院：机械工程学院专业：姓名：指导教师：完成日期：实践教学环节课程名称机电产品设计Ⅳ课程编码摘要随着社会的发展和人们对生活质量和环境的要求不断提高，传统的黑板已经不能满足课堂的要求，现代化的课堂应该是倡导绿色、环保、便捷和实用的。

在一些国外也已经用我们所熟悉的白板来代替黑板。

旋转式黑板主要采用了可以方便控制的步进电机为动力实现黑板的旋转同时黑板擦实现自动擦除字迹的功能。

通过机电一体化的设计和试验之后得出结果：此旋转式黑板不仅结构简单，设计合理，它采用黑板布循环使用，不受使用面积的限制，而且使用者不需要擦拭黑板，减轻了使用者的劳动强度也节省了时间，使用者不受身高限制，可以实现最佳书写姿势，不易疲劳。

此项设计的实用性非常突出，适合在现代课堂上广泛使用。

关键词自动旋转；自动擦拭；机电一体；实用AbstractWith the social development and people's quality of life and the environment requires continuous improvement of the traditional classroom blackboard can not meet the requirements of a modern classroom should be the advocate of green, environmentally friendly, convenient and practical. In some foreign countries also have used the familiar white instead of the blackboard. The main use of rotary blackboard can be easily controlled stepper motor driven rotary simultaneously achieve blackboard eraser automatically erase handwriting function. After passing through the design and testing of mechatronic outcome: a simple rotary blackboard only this structure, reasonable design, which uses recycled cloth blackboard, without use restrictions area, and the user does not need to wipe the blackboard, reducing the user labor intensity also saves time, users from height restrictions, you can achieve the best writing posture, fatigue. This design is very prominent practicality for widespread use in the modern classroom.Keywords Auto-rotate; automatically wipe; Mechatronics; practical目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.1 黑板的国内外使用现状[6] (1)1.1.1 国外使用现状 (1)1.1.2 国内使用现状 (2)1.2同类产品的分析 (2)1.2.1连续无尘自动黑板[5] (2)1.2.2自动清洁黑板[4] (2)1.2.3设计内容 (3)第2章总体的的设计计算 (4)2.1 设计原理 (4)2.2设计方案 (4)2.2.1方案分析 (5)2.3产品总体结构 (6)2.3.1 动力区 (6)2.3.2 清洁区 (10)2.3.3书写区 (10)2.4使用说明 (10)2.4.1产品的优点 (11)2.4.2产品的缺点 (11)2.4.3产品的市场应用价值 (11)结论 (13)参考文献(References) (14)References (15)第1章绪论1.1 课题背景黑板最早被用于学校教室的课堂教学是在十八世纪的法国，十九世纪初传到美国，黑板并非特指黑色的板面，传统意义上讲，它是一个可以反复书写的平面，板面坚硬，多用于教学，随着科学技术的发展，黑板的种类也开始变得复杂多变。

从最早的写字类黑板到无尘黑板到影音类黑板到现在的交互类黑板在一步步适应人们的要求。

对目前现有的最广泛的玻璃黑板，黑板使用面积有限，使用者需要经常擦拭黑板，粉尘大，影响教室环境，浪费讲授的时间，而且黑板与使用者高度不协调时，有时需要翘脚或蹲下书写，不利于书写，而且容易疲劳。

所以现在需要有能够适应人体需求的创新黑板。

1.1 黑板的国内外使用现状[6]1.1.1 国外使用现状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。

外国采纳白板有四个主要原因：其一是健康和卫生的考虑，社会观注，师生身心健康，国家EPA（环境保护协会）也非常关注教室内空气的质量；其二是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，企业中的培训方式得到了借鉴；其三，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，在黑板背景上难以表现丰富的色彩和与印刷品上类似的能力，而白板可以用不同颜色的笔做到这一点；其四，也是教育信息化过程中必须考虑的方面，功能扩展的白板能够变成一个特大号的计算机屏幕，更有助于信息技术在课堂上应用。

事实上，确实在很多学校已经开始接受设计公司提供的建议，把白板扩展或者干脆采用数字化的白板作为教室设备的必备。

但是现有智能黑板存在着缺乏随意性、价格较昂贵、难以推广普及，如电子白板全套设备需上万元，对于目前仍处于社会主义初级阶段的中国来说，许多地方不具备配备这种白板的经济条件。

因此目前迫切需要一种物美价廉的创新型黑板1.1.2 国内使用现状目前，我国大多数地方处于“传统黑板+粉笔灰”时代，其缺陷如下：（1）传统黑板存在着板书不便(老师须弯腰踮足)、难擦拭的缺点，一天至少写十几块黑板，多数得老师自己擦，因此十分累。

除此之外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，还得等黑板干后才能书写。

（2）由于黑板由最早的用黑色涂料涂抹在木板上到九十年代的水磨玻璃到现在的复合材料板都是硬质材料使用时间长了以后就会反光严重影响同学们的视力。

（3）传统黑板占地面积比较大，因为黑板固定高度等原因使用时候又不能全部充分利用造成资源浪费。

一旦黑板因年久或者其他因素而破裂就无可利用价值只能一次性使用。

近年来由于黑板从墙体脱落造成的人员伤害也在增多所以必须改变黑板的材料采用柔体材料来减少这种意外事故的发生。

1.2同类产品的分析1.2.1连续无尘自动黑板[5]连续无尘自动黑板是一种能自动擦拭字迹的宽幅面回转式柔性书写板，与我设计的旋转式黑板非常相似但是我们在结构上还是有很大差别的。

无尘自动式黑板的工作过程由2个电机控制，当整块黑板的内容书写结束后，启动板擦和黑板电机，使转轴旋转轴棍随之旋转，将后部的黑板旋至前方，并且自动擦拭干净，关闭电机。

如果想看前面写的而又不想擦拭这一版面，可以单独打开黑板电机的反转按钮，黑板擦由于采用了特殊结构，不会工作。

其黑板擦的特殊之处在于采用了一种在一周有2个扇形结构的板擦这种结构可以实现自身的离合，即当板擦停止时黑板轴正好卡在没有毛刷的地方，需要擦黑板时可以开动黑板擦上的单独电机，而且粉笔末也不容易贴附在黑板擦上。

但是一个黑板就使用两个电机，大大增加了生产成本。

1.2.2自动清洁黑板[4]自动清洁黑板也是以电机为动力，使传统的板面变成一块可卷动的幕布，如同自动投影屏幕。

其下的自动洗槽可以在板面转动的同时将板面字迹清洗。

只不过是用水洗来擦除字迹。

通过一组电动按钮实现自动清洗、自动翻面、并可以当做投影屏幕。

自动清洁黑板有按钮控制还有水洗黑板擦这样一来就达到了方便，环保的效果，但是水洗黑板擦还是需要进一步改进的。

1.2.3设计内容此旋转式黑板的基本设计思路就是要达到操作简单、控制方便、环保的目的。

在机电一体化的基础上通过程序控制步进电机带动黑板旋转，为满足旋转时的转矩要求查阅资料选取合适的轴和轴承等相关零件并进行检验计算是否合格。

结合以上两种创新型黑板的优缺点，我只选用一台电机只让黑板动而板擦静止，黑板擦尚未进行大的改动，其基本材料与普通板擦的材料一样。

为保证黑板在旋转过程中即可以随时停止又可以满足书写要求，此黑板设有传动孔和垫板。

在这几部分的结合下，旋转黑板便可进行工作。

第2章总体的的设计计算2.1 设计原理为更加清楚的介绍此产品的设计原理我们借助图2.1.1和图2.1.2来详细的说明旋转式黑板的工作过程及基本组成机构。

图2.1.1模型上图即是旋转式黑板的廓型图，部分机构已经在图上进行标注。

（1）用电机作为动力源，为后续功能提供动力。

（2）设有黑板擦和粉尘槽以实现自动清洁功能。

（3）将柔性板面做成皮带，以电机-齿轮-皮带式实现自动旋转。

（4）柔性板面上可以写字，后置垫板紧贴柔性板面，起支撑板面作用。

（5）当板面旋转到后面时字体会自动被擦除。

2.2设计方案黑板面的基本尺寸根据常识可知长为1600mm,宽为1500mm,图2.1.2 基本样式自动旋转黑板的旋转过程由电机带动轴和齿轮，齿轮通过黑板面上的传动孔带动黑板进行旋转。

当板面旋转到后面时在粉尘刷的作用下便可进行清除工作。

传动孔的设计不但起到传动作用还可以使柔性板面保持张紧状态这样在支撑板的协助之下便可进行书写。

支撑板、传动轴都固定在支撑架上，成为一个整体，解决了支撑问题。

柔性板面书面总长约为黑板可视面的2.5倍，最低处距离地面500mm。

其运动模式为：启动-黑板旋转-擦除-停止。

2.2.1方案分析此方案的黑板使用电机为动力，使传统的板面变成了可旋转的柔性布，同时也可以当作投影屏幕使用。

在黑板布后边有粉尘刷和粉尘槽，在擦除的同时也保证了环境的清洁。