全自动黑板擦

上海交通大学

全自动黑板擦创新思维与现代设计课程报告组长姓名：宋乐然

组员姓名：杨晟

吕杲丰

指导老师：王皓

日期：2011.12.09

目录

摘要 (2)

第一章研究背景 (3)

第二章设计目的 (4)

第三章设计原理 (4)

第四章设计方案及过程 (5)

4.1 方案选择 (6)

4.1.1 最初方案 (6)

4.1.2 最终方案 (7)

4.2 尺寸计算 (8)

4.3 材料准备...... (8)

4.4 组装 (8)

4.5 调试 (10)

第五章结论 (11)

谢辞 (12)

摘要

为解决现在普通黑板擦费时费力，易产生粉尘危害的不足，本小组设计了一种全自动黑板擦，其主要原理是菱形架结构作为往复运动构件，导轨最为支撑，电动机作为动力。在本次课程中基本实现了其基本功能，但同时也有改进和不足之处。本次实践收获颇丰，取得了良好的锻炼学习的效果，对于我们创新思维的培养以及工程实践能力有了一定的提高。

关键词：全自动黑板擦，粉尘、菱形架

第一章绪论

1.1研究背景

现今学校教室中所使用的黑板擦大多数还是人工黑板擦，需要老师或者同学人工擦拭，效率低下，费时费力，同时也会产生许多粉尘，恶化教室的空气环境。

2.1

现在教室常用黑板擦存在很多不足，比如需要人工擦拭，在课程进度比较紧张的时候老师往往没有很多的时间来擦拭黑板；同时，普通黑板擦的效率低下，且往往不能很好的把黑板擦干净；而且普通黑板擦的使用往往会造成大量的粉尘，对老师、前排同学的健康造成不良影响。基于以上问题，我们小组决定设计一种全自动黑板擦，来弥补这些不足之处。

我们设计的这种全自动黑板擦不需要人工擦拭，为老师节约了不少时间；全自动黑板擦的工作效率较高，能在短时间内很好的对整块黑板进行擦拭；最重要的一点是，全自动黑板擦可以进行远程控制，可以在周围没有人的时候工作，进而很好的避免了粉尘对人体健康的影响。

3.1

在黑板一端固定一个电机，通过曲柄摇杆机构连接到菱形架一端，电机正反转带动菱形架伸缩，进而实现黑板擦在竖直面上的往复擦拭。

第四章设计方案及过程

4.1 方案选择

4.1.1最初方案

4.1.1.1

方案一：方案采用滑轮传动的方式，电机轴上绕线通过滑轮绕线进而对黑板擦进

行牵引；控制电机正反转可以实现黑板擦的往复运动。

4.1.1.2

方案二：方案采用汽车雨刷的原理，即在黑板底部安装一摆杆，摆杆上固定黑

板擦，通过电机控制摆杆往复运动，以达到擦拭黑板的目的。

4.1.1.3

方案三：（见最终方案）

4.1.2. 最终方案

在黑板一端固定一个电机，通过曲柄摇杆机构连接到菱形架一端，电机带动菱形架伸缩，进而实现黑板擦在竖直面上的往复擦拭。

最终方案示意图

4.2 尺寸计算

（如上图）

4.3．材料准备

黑板（50cm*70cm）×1个

方铝（75cm）×2条, (15cm) ×3条

M5螺栓螺帽垫片若干

铝条（30cm）×8条，（15cm）×4条

木板（大、小各一）

蜡烛一个

空心铝板一个

木螺钉若干

4.4. 组装

部件润滑——滑槽固定——菱形架连接——板擦装置连接——总装配

采用双螺母固定的方式，既可以保证绕轴旋转，又不会使其脱落。

4.5 调试

在调试过程中我们发现构件之间经常出现卡死的情况，经老师分析是机构没有进行润滑的原因，我们用蜡烛作为润滑剂，对每个接触面进行充分润滑，取得了良好的效果。

第三章结论

遇到的一些困难

1.在制作菱形架的过程中，对于两端的铝条的切割，我们没有预留钻孔的直径，导致两端铝条的总长度短了5mm，最终导致了菱形架往复运动中的死点。

2.由于铝条材料偏软，往复摩擦后导致表面粗糙，引起表面阻力增大，大大影响了全自动黑板擦的灵活性。在老师的指导下，我们决定在铝制导轨及所有活动关节处打蜡。润滑效果明显，很好的解决了铝制导轨摩擦阻力大的缺点。

3.在全自动黑板擦的方案设计以及组装时，我们都在水平工作台上操作，没有把重力因素考虑在内。在正式调试时发现黑板擦无法很好的保持在一个严格的水平面上运动。

功能的优化及改进方向

1.由于在黑板的擦拭过程中会引起大量的粉尘，我们小组觉得可以在黑板擦上添加一个小型吸尘器，在擦拭过程中同时工作，较好的达到吸尘效果。

2.由于时间、经费、材料等因素的限制，我们小组并没有在菱形架的一端配上动力装置。我们小组设想，可以添加一台小电机以曲柄滑块机构来带动整个黑板擦的运行，实现全自动黑板擦的功效。

3.由于材料选择上的局限性，我们小组建议在菱形架材料的选择上尽量选取密度小，刚性高的高分子材料；在设计的精度上也应该更严格一些，使整个黑板擦系统的运行更加流畅。

谢辞感谢王老师，凤老师以及段旭阳助教的精心指导！