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【摘要】目前，雖然多媒體等現代化教育工具已經普遍化，但是數理類課程的講解與論證中，以及在教育貧困地區，傳統的黑板仍然不可或缺。然而傳統黑板靠手動擦拭，不僅增加師生負擔，同時粉塵會對師生的身體健康造成傷害。因此，創新設計了一種自動擦拭無塵黑板，對該黑板的結構、工作過程等進行了介紹。該黑板實現了黑板擦拭的自動化和無塵化，有利于減輕廣大師生的負擔，保護師生的身體健康。

【關鍵詞】自動黑板；無塵化；結構創新設計

一、前言

隨著科技的發展，多媒體技術正逐漸代替黑板成為主要教學工具，但傳統黑板還是憑借其方便，廉價等特點活躍于課堂之上。黑板在現代教育中依然很重要，特別在一些課程的講授中，如理科類學科的公式推導，受課堂講解與論證的需求，應用黑板和粉筆授課仍是重要的方式之一[1]，在經濟發展落后，教學條件差的地區，黑板仍也是必不可少的。但是傳統黑板也存在諸多不足，其主要有兩個弊端：①黑板在寫滿文字后要手動擦拭，且黑板需要反復擦拭再用，這需要老師或學生手動擦拭，費時費力；②粉筆灰塵會對教師和學生身體健康造成傷害[2]?，F有研究中，已經有相關電動擦拭黑板和負壓吸附無塵黑板[3],但負壓吸附還是難以完全根除粉塵的危害，同時其可能會產生較大的噪聲。有鑒于此，創新設計一種自動擦拭無塵黑板，實現黑板擦拭的自動化和無塵化，減輕廣大師生擦拭黑板的負擔，同時杜絕粉筆灰塵對老師和同學身體的傷害，保護師生的身體健康。

二、自動擦拭無塵黑板的結構設計

2.1自動擦拭無塵黑板的整體結構設計

自動擦拭無塵黑板整體結構主要分為擦拭裝置，壓緊調整裝置，傳動裝置和板擦收納裝置以及控制系統等。如圖1所示為自動擦拭無塵黑板的整體結構示意圖。傳動裝置布置于黑板邊框的上下兩側。擦拭裝置至于黑板板面上，其兩端分別連接于壓緊調整裝置，壓緊調整裝置與傳動裝置固連。通過壓緊調整裝置可以調整擦拭裝置的擦拭體與黑板的板面的接觸松緊程度，且在傳動裝置的驅動下，擦拭裝置可在黑板板面上往復移動，實現擦拭。板擦收納裝置主要用于在非工作時置放擦拭裝置并對擦拭裝置的擦拭體進行濕潤，清洗和風干。

2.2傳動裝置的結構設計

傳動裝置主要包括驅動電機，減速器，滾珠絲杠，絲母，導桿，滑塊，支撐塊等。支撐塊置于板面的四角，支撐塊主要用來支撐絲杠和固定導桿，驅動電機經過減速器后與滾珠絲杠連接，絲母和滾珠絲杠相互配合傳動。板面下方設置有直線導軌以及與之相適應的滑塊。

2.3壓緊調整裝置的結構設計

壓緊調整裝置主要由壓緊調整裝置本體，擦拭裝置安裝塊，壓緊螺母，彈簧等組成。如圖2所示為壓緊調整裝置的結構示意圖（即圖1中的剖視圖B-B）。壓緊調整裝置本體與滑塊（或絲母）固接，擦拭裝置安裝塊設置在壓緊調整裝置本體的內部且可以上下滑動。彈簧設置在壓緊調整裝置本體與擦拭裝置安裝塊之間，用以向上抵緊擦拭裝置安裝塊。壓緊調整裝置本體上端設置有壓緊螺母，壓緊螺母采用雙螺母以實現互鎖，壓緊塊與壓緊螺母固接。通過旋緊壓緊螺母進而使壓緊塊向下運動壓緊擦拭裝置安裝塊。通過該壓緊調整裝置，使用者可根據擦拭體本體的磨損情況，進而旋緊壓緊螺母，使擦拭體本體更好地與板面接觸。

2.4擦拭裝置的結構設計

擦拭裝置主要包括擦拭裝置本體，擦拭體本體，齒輪等，如圖3所示為擦拭裝置的結構示意圖（即圖1中的剖視圖A-A）。擦拭裝置本體為圓角等邊三角形，其兩端面上設置有擦拭裝置支柱。擦拭裝置支柱與擦拭裝置安裝塊相互固接。擦拭體本體由兩塊布刷和一塊橡膠刷組成且為柔性的，其兩端設置有柔性齒帶。擦拭體本體套在擦拭裝置本體上。齒輪與柔性齒帶相嚙合，齒輪軸一端與擦拭裝置安裝塊鉸接，一端與電機軸連接。在電機帶動下，通過齒輪和齒帶，可使擦拭體本體繞擦拭裝置本體轉動，進而可以調整是布刷還是橡膠刷與黑板的板面接觸。2.5板擦收納裝置的結構設計板擦收納裝置主要包括噴淋系統，風干系統以擦拭體收納盒等。擦拭體收納盒采用全包式設計，內部主要包括噴頭，出風口等。非工作時，擦拭裝置置于其中；控制系統發出工作信號后，噴淋系統通過噴頭噴水打濕擦拭機構中的布刷，然后收納盒蓋打開放出擦拭裝置，擦拭裝置完成工作流程后，返回收納裝置，盒蓋關閉，噴淋系統再次啟動進行清洗。在完成一天的使用后，風干系統吹干布刷。

三、自動擦拭無塵黑板的工作過程

首先通過控制系統發出啟動指令，板擦收納裝置噴水濕潤布刷，然后再在驅動電機作用下，通過滾珠絲杠使擦拭裝置向右運動實現擦拭。當擦拭裝置觸碰到限位開關后，驅動電機停轉，待齒輪轉動進而使得橡膠刷與板面接觸后驅動電機反轉，擦拭裝置向左運動返回板擦收納裝置內，橡膠刷在返程時對黑板進行抹干，完成擦拭流程，板擦收納裝置再次對擦拭體進行清洗和風干。四、創新點及展望創新設計了一種自動擦拭無塵黑板，對該黑板的機械結構，工作過程等進行了介紹。其采用濕潤的布刷進行擦拭，杜絕了粉塵的產生，幫助教師和學生遠離粉塵困擾，同時將師生從手動擦黑板中解放出來。該黑板結構簡單，便于大批量加工生產，能夠適用于各種不同的教學場合，成本低廉，具有良好的應用前景。

參考文獻

[1]孟威.新型自動吸塵黑板研制與應用[J].實驗技術與管理,2015,226(7):104-106.

[2]李建偉,劉賈鉉,張振軍.關于對解決黑板擦拭麻煩及粉塵處理的研究[J].山東工業技術,2016(3):189-189.

[3]胡震禹,萬卉.一種負壓式黑板擦吸塵器的設計及應用[J].武漢船舶職業技術學院學報,2006,5(5):61-64.

作者：徐一航 單位：濰坊中學