明力生 劉春艷

摘 要： 當(dāng)前，傳統(tǒng)黑板擦存在的缺陷無(wú)法滿足知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代學(xué)校教育教學(xué)的新需求?；谘芯勘尘?，探討新型移動(dòng)式無(wú)塵清潔器的基本設(shè)計(jì)原理，展望未來(lái)應(yīng)用前景，規(guī)避試驗(yàn)性產(chǎn)品的弊端，勢(shì)必使新型、便捷、環(huán)保的清潔器惠及更多課堂、師生，助力教育教學(xué)。

關(guān)鍵詞： 無(wú)塵;清潔器;設(shè)計(jì)原理;應(yīng)用前景

一、研究背景

當(dāng)今時(shí)代，學(xué)校教育為人們所廣泛重視。由于粉筆造價(jià)便宜、需求量較大，目前大多數(shù)學(xué)校仍然在使用傳統(tǒng)黑板和傳統(tǒng)黑板擦。眾所周知，傳統(tǒng)黑板擦存在一些不足之處：傳統(tǒng)黑板擦需要反復(fù)擦同一個(gè)地方才能擦干凈，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，影響課堂講授效率;粉筆產(chǎn)生的粉塵極易隨著擦拭飄散在空中，影響師生的身體健康，特別是使頻繁使用者患上呼吸道、慢性咽炎等疾病;傳統(tǒng)黑板擦使用一段時(shí)間后，會(huì)因?yàn)榘宀辽喜紳M粉筆灰而導(dǎo)致擦拭功能減退、效果不佳，因此，為了確保擦拭、使用的高效性，黑板擦需進(jìn)一步提升其省力、無(wú)塵、方便拆卸清洗的功能，新型黑板清潔器迎合需求。

二、新型移動(dòng)式無(wú)塵清潔器的基本設(shè)計(jì)原理

研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)思擬設(shè)計(jì)一款可以解決上述問(wèn)題的新型無(wú)塵黑板清潔器。這款新型黑板清潔器只需劃過(guò)一次黑板，即可完成黑板的擦拭，提高對(duì)黑板的擦拭效率;而且，它沒(méi)有傳統(tǒng)黑板擦因?yàn)椴紳M粉筆灰導(dǎo)致黑板擦不干凈的問(wèn)題，可以做到擦過(guò)后無(wú)痕跡;該黑板清潔器不會(huì)出現(xiàn)因?yàn)樽陨斫Y(jié)構(gòu)問(wèn)題而導(dǎo)致無(wú)法使用等問(wèn)題;此外，新型清潔器擁有較好的拆卸清洗功能，該產(chǎn)品的擦拭部分組件可以自由拆卸安裝，且操作簡(jiǎn)單;在黑板擦拭過(guò)程中，不會(huì)出現(xiàn)粉塵飛揚(yáng)的情況，同時(shí)，還可以根據(jù)黑板的大小，自行調(diào)節(jié)黑板清潔器的大小。

新型無(wú)塵清潔器設(shè)計(jì)的基本原理為：具有一次性清潔黑板功能，通過(guò)對(duì)黑板清潔器的合理固定，使黑板擦拭部分對(duì)黑板產(chǎn)生足夠的壓力，在推動(dòng)時(shí)通過(guò)產(chǎn)生較大的摩擦力實(shí)現(xiàn)清潔。利用簡(jiǎn)單的力學(xué)原理，通過(guò)移動(dòng)軌道，實(shí)現(xiàn)黑板清潔器與黑板需擦拭部分的快速接觸、摩擦和除塵等，并通過(guò)簡(jiǎn)單的固定裝置，實(shí)現(xiàn)內(nèi)置海綿的拆卸與安裝。

新型黑板清潔器主要由固定軌道、傳動(dòng)組件、擦除組件以及粉塵收集組件組成。以圖所示結(jié)構(gòu)為主體，進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。如圖1所示，此圖為上下兩側(cè)長(zhǎng)桿的一部分截面圖形。其中兩個(gè)圓孔是為了讓旋鈕穿過(guò)黑板清潔器，從而使黑板清潔器固定在黑板上的裝置。圖1的另一部分，如圖2所示，該部分為長(zhǎng)桿和短桿連接的組件，其中的凹槽是短桿滑動(dòng)的軌道，保證了短桿不偏離方向。如圖3所示，該圖為短桿和長(zhǎng)桿連接的滑輪，滑輪的兩側(cè)通過(guò)軸承來(lái)保證滑輪的旋轉(zhuǎn)能力。如圖4所示，為短桿的一部分截面圖形。其中的凹槽為放置海綿的裝置，其背面為固定海綿的裝置，并且在短桿側(cè)面安裝3個(gè)微型吸塵器。從而，使黑板清潔器達(dá)到快速移動(dòng)、無(wú)塵擦拭、方便拆卸清洗等效果。

三、新型無(wú)塵清潔器的應(yīng)用前景

基于對(duì)傳統(tǒng)黑板擦現(xiàn)存缺陷的初步了解，研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)深入調(diào)研進(jìn)一步得知市場(chǎng)對(duì)新型黑板清潔器的迫切需求，確定所要研發(fā)的新型黑板清潔器需具備無(wú)塵、高效、便捷等功能，以保證產(chǎn)品投產(chǎn)后符合目前的市場(chǎng)需求。在確定需求和研究方案之后，研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)研究對(duì)比傳統(tǒng)黑板擦，團(tuán)隊(duì)內(nèi)部討論如何讓這些新功能一一實(shí)現(xiàn)。

新型無(wú)塵清潔器在概念設(shè)計(jì)上具有一定的創(chuàng)新性，在原有清潔功能的基礎(chǔ)上做出改進(jìn)，其改進(jìn)成本與原有制造成本相差不大且功能更加豐富，可智能操作，具有環(huán)保、高效的特點(diǎn);擦拭效率高，結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，具有較好地拆卸清洗功能，無(wú)粉塵問(wèn)題。初步實(shí)驗(yàn)性產(chǎn)品制作出來(lái)后，在實(shí)際使用檢驗(yàn)過(guò)程中較好地實(shí)現(xiàn)快速擦拭、無(wú)粉塵的目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)其運(yùn)動(dòng)與擦除功能的自動(dòng)化，并通過(guò)利用粉塵收集裝置解決了環(huán)保問(wèn)題，并未出現(xiàn)任何安全隱患，為教師減少授課壓力、提高教學(xué)質(zhì)量提供助力，預(yù)期它在未來(lái)市場(chǎng)中具有一定的優(yōu)越性，應(yīng)用前景廣闊，促進(jìn)教學(xué)用具升級(jí)改造、教學(xué)環(huán)境的衛(wèi)生健康優(yōu)化，符合現(xiàn)代教育需求。

四、結(jié)語(yǔ)

新型無(wú)塵清潔器在實(shí)驗(yàn)性產(chǎn)品研發(fā)中雖然也暴露出一定的缺陷，如微型吸塵器的電源線過(guò)長(zhǎng)，雖然不影響黑板清潔器整體的使用效果，但是影響到該裝置的美觀;此外，全自動(dòng)功能設(shè)計(jì)在一定程度上還不夠簡(jiǎn)化、順暢，還需完善。相信在研究團(tuán)隊(duì)的不懈努力下，新型無(wú)塵黑板清潔器通過(guò)強(qiáng)化功能、規(guī)避缺陷，會(huì)造福無(wú)數(shù)課堂、師生。

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基金項(xiàng)目： 此文為遼寧省“大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃”國(guó)家級(jí)項(xiàng)目（201910149018）、2020年“創(chuàng)青春”遼寧省大學(xué)生創(chuàng)業(yè)大賽的階段性成果

作者簡(jiǎn)介： 明力生，山西忻州人，沈陽(yáng)化工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)本科生。

通訊作者： 劉春艷，女，遼寧沈陽(yáng)人，碩士，沈陽(yáng)化工大學(xué)外國(guó)語(yǔ)學(xué)院副教授，研究方向：創(chuàng)新教育實(shí)踐。