全自动无尘黑板擦的设计.docx

机械设计方法学 2 - 目 录 TOC \o "1-3" \h \z \u 一、明确设计任务 - 2 - 二、确定系统的总功能 - 4 - 三、总功能分解 - 5 - 四、设计方案 - 6 - 五、方案评价 - 10 - 六、最终方案 - 12 - 七、功能的优化及改进方向 - 13 - 八、结束语 - 14 - 全自动无尘黑板擦的设计 一、明确设计任务 1、社会需求 “一根粉笔，三尺讲台”，这是对教师的由衷赞美。殊不知，赞美背后，隐忧多多。常用的黑板擦就有很多不足： （1）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； （2）普通黑板擦不仅效率低下，而且往往不能很好的把黑板擦干净； （3）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。教师常年 使用粉笔，不自主地“吸”入大量粉尘，容易患上呼吸系统疾病。而学生与粉笔 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教师更为严重。一名学生从小学到读完大学至少需要16年时间，这正是生长发育的黄金时期，却要不断受到粉笔尘灰的危害；一名教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”。 2、市场调查分析 （1）市场描述 众所周知，黑板是我们日常学习中必不可少的一样教具，无论是从小学还是 到大学，都会使用到黑板，而一般我们平时使用的人工黑板擦不但费时、费力，无法将黑板擦拭干净，不能清除死角， 还粉尘污染空气的缺点。另 外，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”的结合，甚至有些产品反而使操作更复杂，没有真正达到自动和无尘的目的。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”的完美结合，真正做到了操作简便、安全，而且整套装置是根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，更具有广阔的市场前景。 （2）目标消费群 我们产品的目标消费群主要是学校，全自动无尘黑板擦会给他们带来很大的方便。首先，全自动黑板擦不需要人工擦拭，为老师节约了不少时间；其次，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；最重要的一点是可以有效地吸收粉尘，减少粉尘对老师和同学身体的危害，真正地做到无尘。而且产品的高质量、合理的价格以及一些人性化的设计也会吸引相当一部分用户。综上所述，这个产品的市场潜力很大。 设计要求 1 功能 擦黑板实现自动化，有效地吸收粉尘 2 适应性 目标市场：学校 3 性能 将自动擦黑板和吸收粉尘结合在一起，使用便捷又环保 4 可靠性 可靠性很高 5 使用寿命 可长期使用 6 经济成本 成本较低 7 安全 生产安全，使用安全 8 包装运输 包装运输要求低 二、确定系统的总功能 全自动无尘黑板擦的总共能：擦黑板实现自动化，有效地吸收粉尘，使用便捷且环保。 三、总功能分解 1、擦黑板的自动化 要使黑板擦实现全自动：（1）可以通过控制黑板的上下移动来实现黑板擦的自动擦除；（2）控制黑板擦的移动，实现擦黑板的自动化。 2、吸收粉尘 （1）利用吸尘器原理，把粉笔灰抽进黑板擦内壳内，控制粉尘污染； （2）利用静电吸附粉尘。 四、设计方案 1、黑板擦的自动化 方案一：黑板的上下移动 电动机通过减速器与链轮连接，通过链传动控制黑板的移动，而电动机的正反转则可实现黑板的上下移动，按下上升按钮时电动机正转，带动外侧的黑板向上移动，内侧的黑板向下移动；按下下降按钮时电动机反转，带动外侧的黑板向下移动，内侧的黑板向上移动。同时，在上边框的内框和外框顶端 各安装一个行程开关，当黑板运动到上边框或下边框时，触及行程开关，使电路断开，电动机停止转动，实现黑板运动的自动停止。 电动机带动链传动的简图如图1，减速器输出轴与下链轮联接，内侧黑板与内侧链条相连，外侧黑板与外侧链条相连，从而实现两块黑板的同步、反向的运动。 电动机及减速器装置 电动机及减速器装置 下链轮 上链轮 外侧黑板 内侧黑板 图1 链传动的简图 方案二：黑板擦的移动 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。 图2 滑轮传动简图 方案三：黑板擦的移动 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。 图3 摆杆运动简图 2、吸收粉尘的装置 方案一： 利用吸尘器原理，在吸尘黑板擦内安装一个小型的电动抽气机，把粉笔灰抽进黑板擦内壳内，控制粉尘污染。 图4 方案二： 受带电体能吸