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1、吸尘黑板擦的设计 摘 要 粉笔和黑板是最原始和传统的主要教学方法之一，粉笔从被独创到其应用到现在已有上千年的历史，对人类的教化事业与社会的发展做出了不行磨灭的贡献。但随着社会工作和生活节奏地加快，老师职业病率逐年呈上升的趋势，老师职业病呈现多样化方向发展，其中由粉笔粉尘引起的肺痨所带来的危害几乎可以和吸烟带来的害处同日而语，老师繁重的备课带来的乏累以及粉尘带来的健康问题正在影响着当代老师的身心健康。鉴于这种教室里的顽疾，从擦黑板的根源找到了突破口，通过简洁的变更黑板擦的内部结构，不加任何驱动装置，让擦黑板的粉末吸入黑板擦的内部。 关键词 黑板擦；单向齿轮；吸尘器 中图分类号TG7 文献标识码A
2、 文章编号 1674-673873-0073-02 1 方案的终确定 1.1 装置各结构的简要介绍 外壳采纳了可以伸缩的装置，这不但保证了其能够很好的拦住粉尘的外泄，同时也可以保证其与黑板的摩擦适中，从而达到了即能达到设计要求，也不影响详细工作的目的。板擦装在离外壳有肯定距离的地方，而且板擦位置固定，材料也和一般黑板擦完全一样，只是在板擦四周，装有四个小轮子。吸尘装置是此次设计的重点，绝大多数的工作量都在这上面，下面分四个方面来对此点进行说明： 1）动力源：在黑板擦四周有四个轮子，在擦黑板时，轮子会和黑板接触，转动而为风扇的转动供应动力； 2）传动装置：齿轮和传动杆。轮子的转动，通过斜齿轮将动
3、力传给传动杆，传到板擦后面的齿轮中，然后再通过齿轮带动风扇的转动，达到动力的传输； 3）吸尘动力来源：风扇转动，而风扇设计成为离心式的装置，从而通过吸尘管将外壳里面的粉尘吸进粉尘袋中； 4）粉尘袋：粉尘袋是透气的，但是中间有一层格挡粉尘的物质，这样既保证了空气的流通，从而可以实现吸尘过程，又保证了粉尘的流失。 2 吸尘装置动力结构与工作过程的详细分析 1）齿轮传动结构不但紧凑、效率高，而且寿命长。在工作过程中，双面齿轮副存在沿齿高方向的侧向滑动，而且还有沿齿长方向的纵向滑动。纵向滑动从改善齿轮的磨合过程动身，使其具有更高的运转平稳性。经过以上对比和考虑到详细工作环境选用了闭齿轮传动。传动利用齿
4、轮与黑板接触转动的动力来吸尘。 通过齿轮和传动杆来实现轮子的转动转换为风扇的转动。在固定轮子的轴上，同时固定一个斜齿轮，将两端均带有斜齿轮的传动杆的一端与下面的斜齿轮啮合。传动杆通过固定在轴承上的杆的内部将动力往上传输，再通过一个斜齿轮将其转换为风扇的动力； 2）吸尘：离心式风扇两端通过管子将其联通，一端作为进风口，安放在黑板擦与黑板接触面，另一端作为出风口安放在粉尘收集装置里面。当擦黑板时，轮子带动风扇转动，空气起先流淌，被挡在外壳里面的粉尘由于空气流淌，沿着空气流进吸尘管，沿着管子带到粉尘收集装置中从而达到吸尘的效果。 粉尘收集装置：采纳一个透气的盒子，一端接吸尘管的出风口，中间用透气的材
5、料将其封闭，从而保证空气流通的同时阻挡粉尘飞扬。详细的密封材料会在后面做具体介绍。 3 单向齿轮的运用 在吸尘过程中，风扇转动以后，必需保证输入的动力与原来的动力转向相同，但是在擦黑板时，轮子的轴是各个方向转动的，所以移动过程中轮子可以正转也可以反转，为了解决这一问题想到了运用单向齿轮这一方法。 单向齿轮的基本原理： 单向齿轮的主要结构是内齿和外齿。如图一所示，外齿与齿轮固定；内齿和千斤啮合。每个单向齿轮内都有两个千斤，端头安装在芯子两边的圆柱形凹槽内。千斤以圆柱体的端头为圆心而转动. 千斤的齿尖端被千斤簧撑起，和外套的内齿相啮合。千斤簧是用直径只有4.03mm0.35mm的弹簧钢丝做成的。千
6、斤簧的AB段插进芯子凹槽底部的小孔内(小孔在装千斤的圆柱梢对面)；另一瑞抵在千斤背面的凹槽内。这样使得单向齿轮只能朝一个方向转动。 单向齿轮是本项设计项目的又一创新部分，它的制造主要是仿照自行车飞轮的制造原理，齿轮的外部形态及尺寸没有变更而内部利用滚动轴承和制动棘爪实现齿轮的单方向传动，在压力作用下使该内环体侧面变形，直达到滚珠轴承的规定的轴承间隙，接着把该夹紧圆盘与内环体铆接。这样就完成了正转正常而反转齿轮肯定打滑的现象。 4 黑板擦吸尘规律 做一个简洁的类比，能吸一些灰尘和吸上一枚硬币的区分，仅仅在于吸取一枚硬币须要更多气体分子带动这枚硬币。吸力的唯一作用就是在吸取硬币时通过克服阻力，以获
7、得足够多的气量在单位时间内通过吸尘管，而最佳吸力值是通过试验确定的了。规律如下： 1）风量最大的时候其吸尘风机叶轮高速旋转，风向向前，吹出的空气比补进的空气多，因此风叶的后部产生负压，就是“真空”，负压将灰尘吸进机器，在集尘袋中过滤下来。风机叶轮的后部是吸入，前部是排出。效率最高； 2）随着真空度的增加，其吸尘效率逐步降低； 3）由上述两点可知道，计算吸尘器的吸力基本没有任何意义，最佳吸力是通过试验得出的一个结论，通常来说，这个最佳值在一个大气压到-0.03MPa(G)之间，当压力进一步低的时候，其吸尘效率就会逐步大幅降低。 5 结论 虽然现在科技飞跃发展，教学现代化、仪器化大量出现，使其相当
8、一部分缘由是由于老师的需求和老师对职业病的惧怕，但是大量应用仪器的教学减弱了学问言传身教的精髓。而信任通过类似吸尘黑板擦的出现，从根本上消退老师对职业病的惧怕，让学问的殿堂更加纯净。 参考文献 1机械设计手册编委会主编机械设计手册机电一体化系统设计M.机械工业出版社，2022. 2秦大同主编.现代机械设计手册M.机械工业出版社，2022. 3谢进主编.机械原理M.高等教化出版社，2022. 4吕仲文主编.机械创新设计M.机械工业出版社，2004. 5谢黎明主编.机械工程与技术创新M.化学工业出版社，2022. 第5页 共5页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页