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畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文）
題目 自動(dòng)黑板擦的設(shè)計(jì)
專 業(yè)：
學(xué) 生 姓 名：
班 級：
學(xué) 號(hào)：
指 導(dǎo) 教 師：
完 成 時(shí) 間：
XX學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
摘要
教室黑板凌亂給教師和學(xué)生帶來了諸多不便，灰塵漫天給學(xué)生健康和教室干凈的形象帶來影響。個(gè)人的身體健康在一定程度上取決于你所呼吸的空氣的潔凈程度。粉筆教具是目前教學(xué)的必備工具，用它來傳授知識(shí)，是最原始和最傳統(tǒng)的主要教學(xué)方法之一，粉筆其應(yīng)用到現(xiàn)在已有幾千年的歷史，對人類的教育事業(yè)做出了不可磨滅的貢獻(xiàn)，隨著歷史的進(jìn)步和社會(huì)的發(fā)展，人類對粉筆教具的認(rèn)識(shí)不斷提高，即粉筆給人類教育事業(yè)帶來進(jìn)步和做出巨大貢獻(xiàn)的同時(shí)，也給從事教育事業(yè)的教師及學(xué)生帶來巨大的危害。
根據(jù)全國部分城市調(diào)研資料顯示，隨著社會(huì)進(jìn)步和社會(huì)節(jié)奏的加快，教師職業(yè)病率呈逐年上升的趨勢，職業(yè)病呈現(xiàn)多樣化方向發(fā)展，其中粉塵引起的塵肺以及各種急慢性呼吸道疾病是中國目前職業(yè)病中最主要，危害最嚴(yán)重和最廣泛的一種。學(xué)生近視患病率亦逐年上升，到了異常嚴(yán)重的程度。
本文的設(shè)計(jì)思路電機(jī)通過采用自動(dòng)送料螺桿的原則驅(qū)動(dòng)，同時(shí)對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了包括其機(jī)構(gòu)組成和某些重要結(jié)構(gòu)在內(nèi)的具體設(shè)計(jì)。該機(jī)構(gòu)介紹派生關(guān)系橡皮擦運(yùn)動(dòng)形式和結(jié)構(gòu)參數(shù)的工作原理。
該分析機(jī)構(gòu)對研究黑板擦的運(yùn)動(dòng)規(guī)律具有重要意義。該黑板擦由外殼、減速器、齒輪、軸、軸承、毛氈等組成，黑板擦邊緣采用密封裝置，外接吸塵管。本文所設(shè)計(jì)的黑板擦具有收塵效率高，結(jié)構(gòu)簡單，清灰方便，成本低，可靠性高等特點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：黑板擦、粉塵、電動(dòng)機(jī)
ABSTRACT
Messy classroom blackboard for teachers and students a lot of inconvenience , dust filled the health impact to students and classrooms clean image. Personal health depends to some extent on the cleanliness of the air you breathe . Chalk is an essential tool currently teaching aids , and use it to impart knowledge , is one of the most original and most traditional main teaching method applied to chalk it now has thousands of years of history, mankind has made education indelible contribution , along with the historical development and social progress , human understanding of the continuous improvement of teaching aids chalk , chalk that brings education to human progress and at the same time make a significant contribution , but also to engage in education of teachers and students bring great harm.
According to the National Survey data show that part of the city , along with social progress and social rhythm accelerated rate of occupational teachers showed an increasing trend in the direction of occupational diversified development, including pneumoconiosis and a variety of acute and chronic respiratory diseases caused by dust is China's occupational most important , the most serious and widespread harm one . Students prevalence of myopia has increased year by year , to the unusually severe degree.
In this paper, the design ideas of the motor by using the principle of automatic feeding screw driver , while the design of programs , including the composition and structure of their bodies , including some important specific design . The agency describes the relationship between the eraser works derived form of exercise and structural parameters .
This analysis has important implications for research institutions eraser law of motion . The eraser from the shell, reducers , gears, shafts , bearings, blankets , etc., using the eraser edge seals , external vacuum tubes . This article is designed eraser has a high collection efficiency , simple structure, easy cleaning , low cost and high reliability.
Keywords: Eraser, dust, motor
I
目 錄
摘要 I
ABSTRACT I
第1章 緒論 3
1.1 課題研究的背景 3
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 3
1.3 黑板發(fā)展的五個(gè)重要時(shí)代 5
1.4 課題研究的目的及意義 6
1.5 本設(shè)計(jì)的內(nèi)容 7
第2章 自動(dòng)黑板擦方案的確定及工作原理 8
2.1 設(shè)計(jì)方案的確定 8
2.2 工作原理 8
第3章 自動(dòng)黑板擦的設(shè)計(jì)及計(jì)算 10
3.1 電動(dòng)機(jī)選擇 10
3.2 減速器的設(shè)計(jì) 10
3.2.1 主要部件的選擇 10
3.2.2 分配傳動(dòng)比 10
3.2.3 參數(shù)的設(shè)定 10
3.2.4 齒輪的設(shè)計(jì) 10
3.2.5 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 11
3.3 齒輪的設(shè)計(jì) 11
3.3.1 確定類型、材料及參數(shù) 11
3.3.2 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 12
3.3.3 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 13
3.3.4 幾何尺寸計(jì)算 15
3.4 軸的設(shè)計(jì) 15
3.4.1 材料的選取 15
3.4.2 軸的校核 16
3.4.3 軸承壽命校核 17
3.4.4 鍵的設(shè)計(jì)與校核 19
第4章 結(jié)論 22
致謝 23
參考文獻(xiàn) 24
II
第1章 緒論
1.1 課題研究的背景
“一根粉筆，三尺講臺(tái)”，這是對教師的由衷贊美。殊不知，贊美背后，隱憂多多。板書帶來的“粉筆綜合癥”已成為廣大師生的頭號(hào)健康隱患。教師常年使用粉筆，不自主地“吸”入大量粉塵，容易患上呼吸系統(tǒng)疾病。而學(xué)生與粉筆塵接觸時(shí)間長，易受教室二次揚(yáng)塵的危害，他們受到的危害甚至比教師更為嚴(yán)重。一名學(xué)生從小學(xué)到讀完大學(xué)至少需要16年時(shí)間，這正是生長發(fā)育的黃金時(shí)期，卻要不斷受到粉筆灰塵的侵襲；一名教師從站到講臺(tái)上到退休大多在40年左右，生命的大半時(shí)間都要“吃粉筆灰”。因?yàn)槊刻焐险n要寫板書、擦黑板，粉筆灰經(jīng)常把老師弄得蓬頭垢面。而且老師總是一邊寫板書，一邊講解，甚至有時(shí)一邊擦黑板，粉筆灰也就自然而然地被吸進(jìn)去。要是遇到上老師感冒、咳嗽，粉筆灰更是雪上加霜，嚴(yán)重的還會(huì)引發(fā)哮喘。據(jù)估算，一般而言，一名中學(xué)語文老師在一節(jié)45分鐘的課上，需要寫一黑板的板書，而一黑板的板書需要用掉半支粉筆；而一名中學(xué)英語老師或數(shù)學(xué)老師在一節(jié)45分鐘的課上，往往需要寫5黑板的板書，大約就要用掉兩支半的粉筆。而畢業(yè)班的老師一天最多需要上6節(jié)課，就相當(dāng)于要“吸”掉12支粉筆
綜觀國內(nèi)外教學(xué)界，普通常用的黑板擦只是將毛氈放人鐵皮盒內(nèi)，教師上課擦黑板時(shí)，飛揚(yáng)在空中的粉筆灰塵被人吸人肺部，久而久之給師生的身體健康帶來極大損害。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，我們利用自己的創(chuàng)造力來研制一種防塵黑板擦，把師生從充滿粉筆灰的教室中解放出來就成了刻不容緩的問題。粉塵影響老師及學(xué)生的身體健康。并且值日生很難將粉塵清除干凈。一般黑板擦有以下弊端：（1）無法控制粉筆灰的污染；（2）無法使黑板擦拭干凈；（3）無法清除黑板擦毛層上的粉筆灰；（4）一般黑板擦質(zhì)量差，易壞。
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1 電動(dòng)黑板擦
黑板板體上下邊緣各設(shè)有一組鏈輪鏈條組，兩組鏈輪鏈條組各有一個(gè)鏈輪連接，有可驅(qū)動(dòng)其傳動(dòng)的電機(jī)。電動(dòng)清潔黑板，在板面頂邊安裝電機(jī)，電機(jī)轉(zhuǎn)軸橫向架設(shè)在板面頂邊，緊貼板面在其底邊安裝橫板狀清潔器。一種徹底清潔黑板擦黑板，黑板擦帶來回滑動(dòng)，由于磁鐵的作用使黑板擦毛附近，以清潔黑板前。一種自動(dòng)清洗過程中自動(dòng)表在哪里清洗向下閉合時(shí)，老師向上打開。兩個(gè)清潔器分別固定于黑板兩側(cè)，在黑板清潔的的過程中進(jìn)行空氣清潔。全自動(dòng)清潔黑板擦，擦板的下表面有氈絨，在擦板下表面四周設(shè)有滾輪，擦板中間設(shè)有吸塵層，在吸塵層上方還有電池倉，該電池層通過觸摸按鈕與電路動(dòng)力裝置連接。腕帶與黑板油漆刷，刷板，手鐲和手鏈?zhǔn)请娐钒宓谋趁鎻谋硭?，刷設(shè)置一個(gè)手腕。新型電動(dòng)黑板裝置只要打開開關(guān)就可以擦字，使用安全，無污染，用電少，壽命長。
2 吸塵黑板擦
擦黑板時(shí)粉塵可以吸收，避免粉塵，對環(huán)境的污染。真空吸塵器吸塵粉筆擦身體，在其小口設(shè)電刷。小型吸塵器主體頂部設(shè)置有除塵口，擦黑板的同時(shí)將粉筆塵吸收，避免粉筆塵污染環(huán)境。黑板擦體下部固定設(shè)置海綿擦體，側(cè)刷，在黑板擦體上部設(shè)置防滑刷，刷掉粉筆灰。軟皮背擦拭自動(dòng)清潔黑板，用軟面皮做成書寫面套，下襯鐵皮托板，取代傳統(tǒng)黑板的硬質(zhì)板面，面套可前后滾動(dòng)循環(huán)書寫使用。
3 集塵式黑板刷
在擦干凈黑板的同時(shí)又能將粉筆灰收集起來，和普通的黑板刷使用方法相同。集塵式黑板擦，本技術(shù)簡單合理，擦、吸、濾、排一氣完成，設(shè)計(jì)了最合理的適用于不同粗糙度的黑板和帶孔的毛刷擦板。鍍膜粉筆，本產(chǎn)品不脫粉，耐潮濕。新的電除塵黑板，用控制電源，完成工作后，灰塵可以在端部領(lǐng)取一個(gè)小盒子，利用電場和電磁感應(yīng)原理?？芍瞥晌⑿臀鼔m器無塵黑板擦清潔，除塵工具也可以做廣泛應(yīng)用于寫字樓，商業(yè)，酒店和家庭。
4 自動(dòng)吸塵黑板刷
清潔橡皮擦，利用電機(jī)的高速旋轉(zhuǎn)會(huì)將粉吸入真空，過濾灰塵和廢氣清潔的空氣。自動(dòng)清洗黑板刷，使用，利用電力可以做，既清潔灰塵，同時(shí)也降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，還必須自動(dòng)擦去灰塵吸入集塵袋，而不是粉塵飛揚(yáng)，從而保證了潔凈室空氣。電動(dòng)吸塵板擦擦黑板時(shí)，不僅有利于無塵黑板表面，更要與所有的灰塵吸進(jìn)機(jī)器，再次以避免灰塵污染，從而在保護(hù)環(huán)境中發(fā)揮作用的接觸。自動(dòng)吸塵黑板擦，使用時(shí)動(dòng)力傳動(dòng)黑板擦擦體在導(dǎo)軌引導(dǎo)下做緊貼黑板的橫向運(yùn)動(dòng)，擦體兩側(cè)的擦條同時(shí)做上下運(yùn)動(dòng)，將黑板上的粉筆字跡擦去。集塵式快速清潔黑板刷，長度和板的高度，就像一個(gè)小一刀切超過幾厘米黑板的平均寬度掛在黑板上，你可以自由滑動(dòng)，集成式黑板干凈。防塵清潔黑板，由黑板一塊、有小孔的鋁合金擋板、一個(gè)裝粉筆的長方形槽、兩個(gè)鋁合金扣組成。
5 衛(wèi)生黑板
使用時(shí)把粉筆安插在粉筆槽內(nèi)，為師生使用提供便利，板面底邊的粉筆槽可收集師生在板面書寫粉筆字所掉落的粉筆灰。具有粉筆灰收集裝置的組合式黑板，包括黑板外框，固定板面A，固定板面B，活動(dòng)板面和集塵裝置等。便于攜帶提取粉筆的黑板擦，盒體的下部裝有刷體，盒體上部有一盒蓋，盒蓋和盒體一邊鉸鏈連接，盒體和盒蓋的另一邊接觸邊分別都裝有磁鐵。自動(dòng)清潔黑板，有板面接灰槽，接灰槽安裝在板面下方，板面上端設(shè)置儲(chǔ)水管，儲(chǔ)水管下部安裝指向板面的噴嘴，板面兩側(cè)安裝可擺動(dòng)的清潔刷
1.3 黑板發(fā)展的五個(gè)重要時(shí)代
人們交流無非有兩種方式，一是口語交流，二是書面交流。而有一種東西伴隨著我們從小長大，一直影響和改變著我們的交流方式，它巧妙而生動(dòng)地結(jié)合了口語和書面兩種交流方式，讓我們既能看到又能聽到，所以從古到今的教學(xué)、培訓(xùn)、演講、會(huì)議、宣傳等這些需要大量交流的場所，都離不開一個(gè)叫“黑板”的工具。在文字發(fā)明以前，人們發(fā)現(xiàn)木炭可以作畫，在歐洲的一些古代巖洞里可以發(fā)現(xiàn)古代的一些壁畫，畫著這些壁畫的巖壁從傳統(tǒng)意義上講已經(jīng)可以稱為黑板。但是隨著時(shí)代的發(fā)展，“黑板”這個(gè)名詞也在不斷地豐富和完善她自身的內(nèi)涵，不斷地強(qiáng)化和提升她自身的功能。我們中國黑板批發(fā)網(wǎng)通過對行業(yè)的仔細(xì)研究和全局的深入醞釀，提煉總結(jié)出了黑板發(fā)展演變史上的五個(gè)重要時(shí)代：
第一代是寫字類黑板：選用的是生產(chǎn)生活中最常見的材料制作而成，主要用普通筆支在表面書寫文字為主，如木制黑板、水泥黑板、玻璃黑板和金屬黑板等。
第二代是無塵類黑板：為了適應(yīng)專業(yè)書寫和安全環(huán)保的要求，逐漸產(chǎn)生了特制的書寫面板材料，既能好寫好擦又沒有粉塵污染，如普通白板、專業(yè)書寫級白板、絨布告示板、表格畫線板和環(huán)保書寫膜等。
第三代是影音類黑板：借助現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是投影成像類的產(chǎn)品出現(xiàn)，黑板也從簡單的文字書寫演變到具有圖片顯現(xiàn)的功能，并且可以整合音響話筒之類配套產(chǎn)品，圖文結(jié)合聲情并茂成為黑板發(fā)展史上一次質(zhì)的飛躍，比如我們現(xiàn)在常見的亞光投影白板、電動(dòng)投影白板、投影幕布、復(fù)印式電子白板、電子顯示屏、熒光黑板等。
第四代是交互類黑板：圖文結(jié)合的黑板往往按著事先設(shè)置好的圖文很被動(dòng)的顯示給聽眾，這又恰恰失去了黑板與身俱來應(yīng)該有的隨心書寫自由演示的優(yōu)點(diǎn)。直到近幾年來電腦技術(shù)的不斷應(yīng)用和廣泛普及，人們終于發(fā)明出了一種劃時(shí)代的革命性產(chǎn)品——交互式電子白板，實(shí)現(xiàn)了黑板和電腦互通互聯(lián)，讓浩瀚無窮的互聯(lián)網(wǎng)可以無限地展現(xiàn)在黑板這方寸之間，任由我們隨意點(diǎn)畫暢游天地，如壓感式電子白板、超聲波電子白板、電磁式電子白板、紅外式電子白板、激光式電子白板等。
第五代是顯像類黑板：這一代產(chǎn)品主要集中解決了交互式電子白板需要各種外設(shè)硬件來配套使用，把成像顯像技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)全部集中在了黑板自身身上，從此黑板包容無限其樂無窮，可以淋漓盡致地為人們交流提供最直接最簡單的書寫服務(wù)，同時(shí)又可以聲色俱全地提供最高效最豐富的圖像服務(wù)，如電視型黑板、電腦型黑板、手機(jī)型黑板、電紙書、數(shù)字標(biāo)牌等。
你讀到這里是不是有點(diǎn)驚奇，甚至想大加感嘆一下，一塊小小的黑板居然有這么多無人知曉的燦爛歷史，一塊小小的黑板居然為人類的交流發(fā)揮著不可替代的作用！正因?yàn)槿绱?，我們中國黑板批發(fā)網(wǎng)的全體員工們一直秉乘“讓我們的黑板改變您的視界”，從每一個(gè)細(xì)處，從每一個(gè)點(diǎn)滴，都人性化地設(shè)計(jì)和思考，讓每一位用戶都能體會(huì)到全新的書寫感覺，讓每一位聽眾都能享受到全新的視覺效果，已然成為我們永不停歇的夙愿。
1.4 課題研究的目的及意義
1、研究的目的
眾所周知，黑板是我們?nèi)粘W(xué)習(xí)中必不可少的一樣教具，而黑板擦是與黑板如影隨形的另一樣教具。無論是從小學(xué)還是到大學(xué)，教室里都會(huì)使用到黑板和黑板擦，而一般我們平時(shí)使用的人工黑板擦不但要用力、費(fèi)時(shí)，還有粉塵污染空氣的缺點(diǎn)。每當(dāng)下課了擦完黑板的時(shí)候教室里就粉塵飛揚(yáng)，影響了下堂課的教學(xué)。這樣，不僅危害了老師和學(xué)生的健康，同時(shí)也給教學(xué)帶來很大的不便，有時(shí)候老師在上面講課，拿黑板擦轉(zhuǎn)身擦黑板的時(shí)候，學(xué)生可能會(huì)乘機(jī)在下面搗亂，因而擾亂課堂秩序，影響了教學(xué)質(zhì)量，因此，就有全自動(dòng)黑板擦的誕生。為了解決教學(xué)工作中的困難和人工黑板擦給老師和同學(xué)帶來的不便，這樣一種自動(dòng)黑板擦的生產(chǎn)將是教育行業(yè)的一大福音。
2、研究的意義
空氣中的粉塵對人類健康的威脅是一個(gè)全球性的問題，空氣中的粉塵進(jìn)入人的呼吸道會(huì)引起各種疾病，給青少年們創(chuàng)造一個(gè)無塵的學(xué)習(xí)環(huán)境尤為迫切。學(xué)校教室粉塵產(chǎn)生的原因，很大一部分是由于用人工擦黑板，很多改進(jìn)黑板的措施應(yīng)用而生，但是這些設(shè)計(jì)方案或是不能從根本上解決問題，或是成本太高，從而是這些設(shè)計(jì)方案在現(xiàn)行的生活中不能普及。為此，設(shè)計(jì)了一種無塵自動(dòng)擦黑板機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)完全自動(dòng)自動(dòng)擦黑板，并且能防止粉塵擴(kuò)散，具有良好的應(yīng)用前景。粉筆灰是傳統(tǒng)黑板—黑板擦—粉筆構(gòu)架中普遍存在的問題，統(tǒng)計(jì)分析表明粉筆粉塵的90%來源于黑板擦的積累粉塵的飛揚(yáng)與黑板擦清灰過程的粉塵飛揚(yáng)，黑板擦在清除黑板過程中摩擦起塵僅占10%，因此，清除積累在黑板擦上的粉塵具有現(xiàn)實(shí)意義。最近推出的白板—白板擦—白板筆構(gòu)架雖然可以回避這一問題，但是使用成本高，對傳統(tǒng)黑板—黑板擦—粉筆構(gòu)架的替換所需的投入大。目前在我國絕大多數(shù)場合的應(yīng)用條件還不成熟，我國的教育系統(tǒng)仍主要采用傳統(tǒng)黑板—黑板擦—粉筆構(gòu)架模式。近二十年來，我國科技工作者對傳統(tǒng)黑板—黑板擦—粉筆購架及其組成中的黑板、黑板擦亦試圖做較多的改進(jìn)出現(xiàn)了若干設(shè)想和設(shè)計(jì)，如無塵粉筆、無塵黑板、電動(dòng)黑板擦等，有些設(shè)計(jì)甚至已成為商品，然而，直到目前還沒有一項(xiàng)設(shè)計(jì)或產(chǎn)品真正普及開來，主要問題在于實(shí)用性差，應(yīng)用效果不佳等。粉筆灰塵影響了教育系統(tǒng)廣大師生的身心健康，以影響了使用場合的公共環(huán)境衛(wèi)生。
1.5 本設(shè)計(jì)的內(nèi)容
自動(dòng)清潔黑板擦選用電動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)，電機(jī)軸上帶一個(gè)小齒輪，小齒輪為主動(dòng)輪，由它帶動(dòng)從動(dòng)輪大齒輪做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，大齒輪的軸端帶有毛氈，毛氈旋轉(zhuǎn)可以擦去黑板上的筆跡，旋轉(zhuǎn)的毛氈分上下兩排，可以把黑板擦得很干凈。黑板兩側(cè)，左邊是一根光杠，右邊是絲杠，絲杠也是由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)來帶著黑板擦做上下進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，而左邊的光杠只起一個(gè)導(dǎo)向的作用。當(dāng)擦完黑板，黑板擦是停留在最上面的，需要的時(shí)候再讓它做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。黑板擦的周圍是密封圈，同時(shí)還裝有吸塵口，在黑板擦的右邊有一個(gè)總的出口，用來把粉塵吸到積塵盒里面，當(dāng)積塵盒滿了再把它打開倒掉里面的粉塵。
24
第2章 自動(dòng)黑板擦方案的確定及工作原理
2.1 設(shè)計(jì)方案的確定
自動(dòng)選擇電機(jī)通過皮帶傳動(dòng)帶動(dòng)橡皮擦，電機(jī)軸功率，通過減速機(jī)。減速器再將動(dòng)力傳給主動(dòng)輪小齒輪，由它帶動(dòng)從動(dòng)輪大齒輪做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，大齒輪的軸端帶有毛氈，毛氈旋轉(zhuǎn)可以擦去黑板上的筆跡，旋轉(zhuǎn)的毛氈分上下兩排，可以把黑板擦得很干凈。黑板兩側(cè)，左邊是一根光杠，右邊是絲杠，絲杠也是由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)來帶著黑板擦做上下進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，而左邊的光杠只起一個(gè)導(dǎo)向的作用如果擦完黑板擦是留在上面，當(dāng)你做到這一點(diǎn)，然后進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的需要。是一個(gè)環(huán)形嵌裝在橡皮，也與右側(cè)橡皮擦真空口有一個(gè)出口總額為塵歸塵在框中吸的時(shí)候，垃圾桶滿了，再把它打開倒出里面的灰塵。
現(xiàn)在學(xué)校普遍使用的黑板擦，結(jié)構(gòu)十分簡單，僅有擦去黑板上粉筆字的單一功能。這種黑板擦帶來的結(jié)果是粉筆灰在教室內(nèi)四處飛揚(yáng)，造成教室內(nèi)環(huán)境污染，給教師和學(xué)生帶來諸多不便。無塵黑板擦就是針對這一問題，提供一種可防止粉筆灰四處飛揚(yáng)的無塵黑板擦。
在擦除黑板，黑板清潔過程中的作用，清潔和灰塵的完成，降低了用戶的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率，整個(gè)結(jié)構(gòu)是簡單的。
2.2 工作原理
黑板的左邊安裝一根光杠，光杠上下用滑動(dòng)軸承座來固定在在墻上，右邊用一根普通絲杠，絲杠兩端用滾動(dòng)軸承座來固定在墻上，絲杠的上端用大齒輪來帶動(dòng)，由電動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)小齒輪，在由大齒輪來驅(qū)動(dòng)絲杠旋轉(zhuǎn)。黑板擦由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，它有一個(gè)主動(dòng)輪和五個(gè)大動(dòng)輪、軸、還有軸承組成，黑板擦的內(nèi)部結(jié)構(gòu)分為兩部分，上面的一排三個(gè)軸，下面的兩個(gè)軸，他們上下左右就從事形成黑板擦整個(gè)。黑板擦內(nèi)每根軸的端部都連接有一個(gè)毛氈，通過毛氈的旋轉(zhuǎn)來擦拭黑板。具體見下圖：
第3章 自動(dòng)黑板擦的設(shè)計(jì)及計(jì)算
3.1 電動(dòng)機(jī)選擇
經(jīng)試驗(yàn)作用在黑板面上的應(yīng)力，則它所需要的壓力,所需電動(dòng)機(jī)的輸出功率為 ,則電動(dòng)機(jī)所需功率為，查機(jī)械設(shè)計(jì)常用元器件手冊695頁表4-1，選用Y802-4電動(dòng)機(jī)，功率，轉(zhuǎn)速。
3.2 減速器的設(shè)計(jì)
3.2.1 主要部件的選擇
目的
過程分析
結(jié)論
齒輪
齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)
齒輪
軸承
此減速器軸承所受軸向力不大
球軸承
3.2.2 分配傳動(dòng)比
選定的電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速為1390r/min，則需要設(shè)計(jì)一個(gè)減速比約為6.45左右的減速器以控制速度。查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊》可知單機(jī)減速傳動(dòng)比為4～6，為了使減速器結(jié)構(gòu)簡單，并且又能達(dá)到預(yù)想的性能，選擇減速器的傳動(dòng)比為6。
3.2.3 參數(shù)的設(shè)定
由傳動(dòng)比計(jì)算得i=6，假設(shè)電機(jī)的輸入軸0軸、減速器輸入軸1軸、輸入軸2、輸出軸3軸的轉(zhuǎn)速分別為n0、n1、n2；對應(yīng)于0軸和其余各軸的輸入功率分別為P0、P1、P2；對應(yīng)于0軸和其余各軸的輸入轉(zhuǎn)矩分別為T0、T1、T2；相鄰兩個(gè)軸之間的傳動(dòng)比分別為i01、i12；相鄰兩軸的傳動(dòng)效率分別為、。
軸號(hào)
電動(dòng)機(jī)
0軸
圓柱減速器
1軸 2軸
工作機(jī)
3軸
轉(zhuǎn)速n(r/min)
n0=600
n1=600
n2=100
n3=100
功率P（W）
P0=200
P1=198
P2=196
P3=194
轉(zhuǎn)矩T（Nm）
T0=3.18
T1=3.15
T2=18.7
T3=18.5
兩軸聯(lián)接
聯(lián)軸器 齒輪 聯(lián)軸器
傳動(dòng)比i
i01=1 i12=6 i23=1
傳動(dòng)效率
=0.99 =0.99 =0.99
3.2.4 齒輪的設(shè)計(jì)
選小齒輪的齒數(shù)為Z1=19，大齒輪的齒數(shù)為Z2=i×Z1=6×19=114,取Z2=114.由于齒輪傳動(dòng)比較大且為整數(shù)，在工作過程中，長時(shí)間和同樣位置齒輪嚙合，不利于齒輪的維護(hù)，所以將齒輪2的齒數(shù)設(shè)定為112，傳動(dòng)比約為5.85，誤差小于1%。
試算小齒輪分度圓的直徑d,由計(jì)算公式得，d1t=19.53mm
計(jì)算縱向重合度
=0.832=0.8320.4519tan15=1.906
計(jì)算載荷系數(shù) 已知系數(shù)=1.35
根據(jù)七級精度，查得動(dòng)載荷系數(shù)=1.058
查得 =1.000 =1.646
故載荷系數(shù) =2.351
按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑，由式可得
=19.7mm
結(jié)論：
結(jié)論：齒數(shù)
3.2.5 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
選擇軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。查表，取則初步估算軸的最小直徑這是安裝聯(lián)軸器處的軸的最小直徑，此處要開鍵槽，所以校正值，聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩查表取，則
查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》，選用GB/T 3852-1997中的LT2型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為16000N。半聯(lián)軸器的孔徑12,軸孔長度L=20,J型軸孔，A型鍵，聯(lián)軸器主動(dòng)端的代號(hào)為LT2 12*12 GB5014-1985，對應(yīng)的，軸段1的直徑，軸段1上的長度應(yīng)比聯(lián)軸器主動(dòng)端軸孔的長度稍長。
3.3 齒輪的設(shè)計(jì)
3.3.1 確定類型、材料及參數(shù)
（1）黑板擦為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用8級精度（GB10095-88）
（2）材料選擇：由機(jī)械設(shè)計(jì)教材可以選擇小齒輪材料為40Cr(調(diào)質(zhì))，硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS，二者材料硬度差為40HBS。
（3）初選小齒輪齒數(shù)Z1=24,設(shè)齒數(shù)比u為3.2，大齒輪齒數(shù)Z2=3.224=76.8，取Z2=77。
3.3.2 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)
由設(shè)計(jì)計(jì)算公式d1t
(1)確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值
a、試選載荷系數(shù)=1.3;
b、計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩；
T1===.
c、選取齒寬系數(shù)；
d、查得材料的彈性影響系數(shù)；
e、按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限，大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限；
f、計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)(設(shè)擦體壽命10年，每年工作210天，每天工作8小時(shí)）
N1=60n1j=;
N2=;
g、取接觸疲勞壽命系數(shù)KHN1=0.90,KHN2=0.95;
h、計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力
取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，得：
。
（2）計(jì)算
a、試計(jì)算小齒輪分度圓直徑d1t,代入中較小的值;
=
b、計(jì)算圓周速度v
c、計(jì)算齒寬b
d、計(jì)算齒寬與齒高之比
模數(shù)
齒高
e、計(jì)算載荷系數(shù)
根據(jù)，8級精度，由圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)=1.12；
直齒輪
查得使用系數(shù)
用插值法查得8級精度，小齒輪相對支承非對稱布置時(shí)，
由 查圖10-13得
故載荷系數(shù) ;
f、按實(shí)際載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，得
g、計(jì)算模數(shù)m
.
3.3.3 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)
彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式
(1)確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值
a、查得小齒輪的彎曲疲勞極限；大齒輪的彎曲強(qiáng)度極限
b、取彎曲疲勞壽命系數(shù)
c、計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力
取彎曲疲勞安全系數(shù)s=1.4得
。
d、計(jì)算載荷系數(shù)k
e、查取齒形系數(shù)
；
f、查取應(yīng)力校正系數(shù)
；
g、計(jì)算大小齒輪的并加以比較
大齒輪的數(shù)值大
（2）設(shè)計(jì)計(jì)算
對比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m=1.13大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m=0.79，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)0.79并就近圓整為m=0.8，（查機(jī)械原理教材表），按接觸強(qiáng)度算得小齒輪的分度圓直徑d1=27.105mm,算出小齒輪齒數(shù)，
大齒輪齒數(shù),取Z2=108.
3.3.4 幾何尺寸計(jì)算
（1） 計(jì)算分度圓直徑
查機(jī)械設(shè)計(jì)教材，,所以初設(shè)的齒數(shù)比成立。
（2） 中心距
（3） 齒輪寬度取
3.4 軸的設(shè)計(jì)
3.4.1 材料的選取
選用45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理；
查機(jī)械設(shè)計(jì)教材第370頁表15-3取許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力
根據(jù)課本得：
（）
段要裝配滾動(dòng)軸承，所以查簡明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊第351頁表14-5取
查手冊，選用7302滾動(dòng)軸承，d=15mm,
D=42mm,B=13mm,C=11.97KN,;
段要裝齒輪，該軸段上開有鍵槽，因此取，查手冊圓整成標(biāo)準(zhǔn)值取，；
段安裝套筒和軸承，所以，；
段安裝軸承端蓋，端蓋厚度為10mm，所以，；
段伸出端，定為，；
。
3.4.2 軸的校核
作用在齒輪上的圓周力：
（—直齒輪壓力角）
作用在軸上的外力：
求垂直面的支反力
計(jì)算垂直彎矩
求水平面的支承力
求水平面彎矩
求F在支點(diǎn)產(chǎn)生的反力
求F力產(chǎn)生的彎矩
F在a處產(chǎn)生的彎矩
求合成彎矩，考慮最不利的情況，把與直接相加
求危險(xiǎn)截面當(dāng)量彎矩，從圖可見，m-m處截面最危險(xiǎn)，取折合系數(shù)，其當(dāng)量彎矩為：
計(jì)算危險(xiǎn)截面處軸的直徑
因?yàn)椴牧线x擇45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)，查課本362頁表15-1得，許用引力，則；
因?yàn)?，所以該軸是安全的。
3.4.3 軸承壽命校核
已知軸上齒輪受切向力,徑向力,軸向力,齒輪分度圓直徑，齒輪轉(zhuǎn)速，運(yùn)轉(zhuǎn)中有輕微沖擊，軸承預(yù)期壽命年，兩個(gè)軸承型號(hào)均為7302.
查簡明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊可知7302的基本額定動(dòng)載荷,基本額定靜載荷.
(1) 求兩軸承受到的徑向載荷和
將軸系部件受到的空間力系分解為鉛垂面和水平面兩個(gè)平面力系，由力分析可知：
(2) 求兩軸承的計(jì)算軸向力和
對于7302型軸承，按機(jī)械設(shè)計(jì)教材表13-7，軸承派生軸向力,查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊得Y=2.2,e=0.27.
由機(jī)械設(shè)計(jì)教材得：
(3) 求軸承當(dāng)量動(dòng)載荷和
因?yàn)?
對軸承1
對軸承2
因?yàn)檩S承運(yùn)轉(zhuǎn)中有輕微沖擊載荷，按表13-6得，，取，則：
(4) 驗(yàn)算軸承壽命
因?yàn)?所以按軸承2的受力大小驗(yàn)算
3.4.4 鍵的設(shè)計(jì)與校核
裝齒輪，查簡明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊139頁表7-2選鍵為：，查手冊可得，因?yàn)椋踹x鍵長為22mm，校核，所以所選鍵為：。
擦體：長度：366mm 寬度：140mm
黑板：長度：355mm寬度：340mm
絲桿長度：620mm螺紋可自鎖；
光杠長度：620mm。
絲杠的校核：經(jīng)試驗(yàn)絲杠最大重量為500N,絲杠最大起重高度為620mm,采用單頭梯形螺紋，螺旋應(yīng)有自鎖性。
1、選擇材料和許用應(yīng)力
螺桿材料選45鋼，調(diào)質(zhì)處理，材料的屈服極限（由機(jī)械設(shè)計(jì)教材得），由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊得螺桿的許用應(yīng)力，可取。
螺母材料選青銅，由手冊可得螺母的許用應(yīng)力，??；，取。
黑板擦體螺旋系低速傳動(dòng)，由表12-1-9查得許用比壓，取。
2、 按耐磨性計(jì)算螺紋中經(jīng)
取（整體式螺母），。
由GB5796.3-86可選的梯形螺紋，中等精度，螺旋副標(biāo)記為。
螺母高度，取。
則螺紋圈數(shù)圈。
3、 自鎖性驗(yàn)算
由于是單頭螺紋，導(dǎo)程，故螺紋升角為
由手冊得鋼對青銅的摩擦系數(shù)，取，可得當(dāng)量摩擦角。因?yàn)?，故螺紋自鎖可靠。
4、 螺桿強(qiáng)度驗(yàn)算
由手冊得螺紋摩擦力矩公式
代入得當(dāng)量應(yīng)力：
所以螺桿的強(qiáng)度足夠。
5、 螺母螺紋強(qiáng)度驗(yàn)算
因螺母材料強(qiáng)度低于螺桿故只計(jì)算螺紋強(qiáng)度即可：
由設(shè)計(jì)手冊得，螺紋牙根部的寬度，基本牙型高。
代入上式得
螺母剪切強(qiáng)度
螺母彎曲強(qiáng)度
故螺母螺紋強(qiáng)度足夠
6、 螺桿的穩(wěn)定性驗(yàn)算
由上式得，
式中-長度系數(shù)，與螺桿的端部結(jié)構(gòu)有關(guān)，按兩端固定。從上式可得。 -螺桿危險(xiǎn)截面的慣性半徑
計(jì)算臨界載荷得
-螺桿危險(xiǎn)截面的慣性矩
-螺桿材料的彈性模量，對于鋼
,故螺桿穩(wěn)定性條件滿足。
第4章 結(jié)論
在本次設(shè)計(jì)中，要用到許多基礎(chǔ)理論，由于有些知識(shí)已經(jīng)遺忘，這使我們要重新溫習(xí)知識(shí)，因此設(shè)計(jì)之前就對大學(xué)里面所涉及到的有關(guān)該課題的課程認(rèn)真的復(fù)習(xí)了一遍，開始對本課題的設(shè)計(jì)任務(wù)有了大致的了解，并也有了設(shè)計(jì)的感覺。同時(shí)，由于設(shè)計(jì)的需要，要查閱并收集大量關(guān)于機(jī)械制造方面的文獻(xiàn)，進(jìn)而對這些文獻(xiàn)進(jìn)行分析和總結(jié)，這些都提高了我們對于專業(yè)知識(shí)的綜合運(yùn)用能力和分析解決實(shí)際問題的能力。通過本次設(shè)計(jì)還使我更深切地感受到了團(tuán)隊(duì)的力量，在與同學(xué)們的討論中發(fā)現(xiàn)問題并及時(shí)解決問題，這些使我們相互之間的溝通協(xié)調(diào)能力得到了提高，團(tuán)隊(duì)合作精神也得到了增強(qiáng)?？梢哉f，畢業(yè)設(shè)計(jì)體現(xiàn)了我們大學(xué)四年所學(xué)的大部分知識(shí)，也檢驗(yàn)了我們的綜合素質(zhì)和實(shí)際能力。同時(shí)也跨出了我的工程師之路的第一步。
雖然本次設(shè)計(jì)我很努力去做，但還是存在一些不足：
（1）我對機(jī)械設(shè)計(jì)理論方面的知識(shí)還沒有十分扎實(shí)，對并沒有投入生產(chǎn)，在實(shí)際生產(chǎn)中的產(chǎn)品，還要根據(jù)生產(chǎn)部門的設(shè)備，要求等，考慮零件的結(jié)構(gòu)，精度和余量，難免會(huì)有我們現(xiàn)在沒有考慮周全的內(nèi)容。
（2）對零件的設(shè)計(jì)、選擇及材料的選取把握不準(zhǔn)，其主要原因是對機(jī)械設(shè)計(jì)的基本知識(shí)的了解不足，沒有在真正的實(shí)踐，而且沒有見過實(shí)體，一些細(xì)節(jié)部分沒有掌握好。
（3）整體設(shè)計(jì)是本次設(shè)計(jì)中最大的攔路虎，雖然課題要求進(jìn)行簡易的設(shè)計(jì)，但是設(shè)計(jì)過程中遇到了不少的問題，特別是對各機(jī)構(gòu)的選用，既要達(dá)到局部要求，又要配合整體要求。因此我以后必定會(huì)再這方面多下苦功。
因此，在以后的學(xué)習(xí)工作中，我要從以下方面來提高自己，解決設(shè)計(jì)中存在的問題。多學(xué)習(xí)相關(guān)的知識(shí)，關(guān)注前沿的科學(xué)技術(shù)，拓寬知識(shí)面，盡量進(jìn)行實(shí)踐，以便設(shè)計(jì)時(shí)能夠在保證成本的前提下，較好地利用其本身。
致謝
經(jīng)過幾個(gè)月的努力，終于將本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)完成了。經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)我復(fù)習(xí)鞏固了機(jī)械傳動(dòng)的各方面內(nèi)容，對機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的流程有了一定的了解;對機(jī)械的應(yīng)用有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，把機(jī)械與實(shí)際生活的事物可以聯(lián)系起來。本次設(shè)計(jì)內(nèi)容需要在書本上查閱有關(guān)的知識(shí)，在網(wǎng)上尋找相應(yīng)的資料來豐富及完善自己的設(shè)計(jì)，提高書寫論文的能力。通過在AutoCAD上繪制出自動(dòng)黑板擦的裝配圖和零件圖，鞏固了自身AutoCAD的實(shí)際應(yīng)用水平。
短短的幾周時(shí)間，我們學(xué)到了很多的東西，從總體的布局到局部的設(shè)計(jì)，絕不僅僅是考慮尺寸的問題，要考慮的東西很多很多。我們認(rèn)識(shí)到，一個(gè)好的設(shè)計(jì)師在需要具有優(yōu)秀的專業(yè)基礎(chǔ)能力的同時(shí)，還需要具有知識(shí)的綜合能力和創(chuàng)新能力等。而我們在這方面顯然還差得很遠(yuǎn)，但有幸的是通過這次創(chuàng)新設(shè)計(jì)，我們更加清楚地認(rèn)識(shí)到了這一點(diǎn)，也為我們指明了以后的努力方向。
此次設(shè)計(jì)，更加增強(qiáng)了我們對機(jī)械專業(yè)的興趣，對設(shè)計(jì)的熱愛，看著自己畫出的每一條線、寫出的每一行字，心里總有些激動(dòng)，我們知道那是收獲時(shí)幸福的喜悅！在對自己的努力進(jìn)行肯定的同時(shí)，我們也認(rèn)識(shí)到了自己的諸多缺點(diǎn)與不足：一是繪圖能力還不夠強(qiáng)，作為一個(gè)機(jī)械專業(yè)的學(xué)生，必須具備足夠強(qiáng)的繪圖能力，今后我們會(huì)在這方面繼續(xù)努力的；二是專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)不夠扎實(shí)，比如說對機(jī)械材料、零件結(jié)構(gòu)等的學(xué)習(xí)不夠深刻等。我們以后也會(huì)在這方面多下功夫的。
在這個(gè)過程中我對書本有了更深的了解，學(xué)到了很多有價(jià)值東西，能達(dá)到這樣的效果是所有曾經(jīng)指導(dǎo)過我的老師，幫助過我的同學(xué)對我的教誨、幫助和鼓勵(lì)的結(jié)果。我要在這里對他們表示深深的謝意！
首先，要特別感謝我的指導(dǎo)老師。他專業(yè)知識(shí)淵博，治學(xué)態(tài)度嚴(yán)謹(jǐn)，樸實(shí)無華、平易近人的人格魅力對我影響深遠(yuǎn)。使我對完成畢業(yè)設(shè)計(jì)有了很大的動(dòng)力，同時(shí)明白許多待人接物與為人處世的道理。
其次，感謝我的室友及班級好友，因?yàn)橛心銈兊膸椭业漠厴I(yè)設(shè)計(jì)得以順利完成。我們之間相互探討，相互激勵(lì)，使我總能攻克困難。在我不開心的時(shí)候，你們總會(huì)安慰我，我開心的時(shí)候總能有你們陪伴，我不會(huì)忘記，謝謝你們！
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