可以吸尘的黑板擦 [浅析机械式吸尘黑板擦的设计与制作]

浅析机械式吸尘黑板擦的设计与制作

【摘要】自教育诞生以来，粉笔和黑板就是作为传统的主要教学工具而延传至今，它们对人类的教育事业与社会的发展起到了积极促进作用。但由于粉笔在使用过程中会生成大量粉尘，严重影响着广大师生们的身体健康，针对这种情况，现研究了一种可以自动吸尘的机械式黑板擦，利用小型电动机以及相关齿轮传动机构，可以对粉尘自动收集，利用Pro/E进行机构运动仿真，验证其工作的可行性，此装置能避免粉尘飞扬，从而有效地保护了师生们的健康。

【关键词】黑板擦；齿轮机构；运动仿真；自动吸尘

引言

[1]根据国家有关报告2006年统计资料显示：我国教师每年因上课吸入的粉笔灰约200克/人，患肺部疾病、癌症的约20%/年。由此可见教学中的粉笔灰对广大师生的身体健康影响甚大。随着社会经济的发展，国家也开始投入越来越多的资金来改善教学环境，提倡多媒体教学，创造绿色教育。尽管如此，因为粉笔的使用简单，价格便宜，方便快捷等优点，现代教学中依然大量使用着粉笔，所以无法从根本上解决粉尘对师生健康的危害。为此从研究黑板檫的功能出发，找到突破口，通过改变黑板擦内部结构，利用两个小型电动机作为驱动装置，通过一系列齿轮传动机构，在擦黑板的过程中自动将粉尘吸入。

1、工作原理

机械式黑板擦之所以能够自动吸尘，主要运用了相关的物理知识，在黑板擦体内配置有两个功率20w的小型的电动机，装入电池后，启动开关，电动机带动叶片以大约400转/秒的转速工作，此时在壳体内将产生较强的吸力和压力，

[2]在吸力和压力的作用下，风叶片后端的空气快速排出，而其前端空气不断地补充流出的空气，致使黑板擦内部产生瞬时真空，和外界大气压形成负压差，在此压差的作用下，吸入含粉尘的空气，然后在黑板擦的背部壳体中被过滤。

2、吸尘装置方案设计分析

该自动吸尘黑板擦外壳采用ABS塑料，擦拭黑板部分采用含绒布的复合材料，该材料要求不仅擦拭效果良好，同时通气性能也较高，便于将粉尘吸进，中间则将安装有电动机的版块固定好，然后便是粉尘过滤装置，该材料不仅要求通风性能良好，还要保证不能让粉尘通过，为此选用双层海绵，将吸进黑板擦的粉尘固定于其中，并且壳体背部多孔，便于气体流通；以上便是该装置相关材料的设计及选定。

下面将从其原理出发，进行设计分析：电动机旋转，带动螺旋叶片转动，做一个简单生动的比较，能够吸住一些几乎不存在重量的灰尘与一枚硬币的区别，实质上仅仅在于吸取一枚硬币的时候，在单位时间，单位面积内流通过的气体分