明力生 劉春艷

摘 要： 當前，傳統(tǒng)黑板擦存在的缺陷無法滿足知識經(jīng)濟時代學校教育教學的新需求?；谘芯勘尘?，探討新型移動式無塵清潔器的基本設(shè)計原理，展望未來應(yīng)用前景，規(guī)避試驗性產(chǎn)品的弊端，勢必使新型、便捷、環(huán)保的清潔器惠及更多課堂、師生，助力教育教學。

關(guān)鍵詞： 無塵;清潔器;設(shè)計原理;應(yīng)用前景

一、研究背景

當今時代，學校教育為人們所廣泛重視。由于粉筆造價便宜、需求量較大，目前大多數(shù)學校仍然在使用傳統(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)擦同一個地方才能擦干凈，費時費力，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)黑板擦使用一段時間后，會因為板擦上布滿粉筆灰而導致擦拭功能減退、效果不佳，因此，為了確保擦拭、使用的高效性，黑板擦需進一步提升其省力、無塵、方便拆卸清洗的功能，新型黑板清潔器迎合需求。

二、新型移動式無塵清潔器的基本設(shè)計原理

研究團隊構(gòu)思擬設(shè)計一款可以解決上述問題的新型無塵黑板清潔器。這款新型黑板清潔器只需劃過一次黑板，即可完成黑板的擦拭，提高對黑板的擦拭效率;而且，它沒有傳統(tǒng)黑板擦因為布滿粉筆灰導致黑板擦不干凈的問題，可以做到擦過后無痕跡;該黑板清潔器不會出現(xiàn)因為自身結(jié)構(gòu)問題而導致無法使用等問題;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，且操作簡單;在黑板擦拭過程中，不會出現(xiàn)粉塵飛揚的情況，同時，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。

新型無塵清潔器設(shè)計的基本原理為：具有一次性清潔黑板功能，通過對黑板清潔器的合理固定，使黑板擦拭部分對黑板產(chǎn)生足夠的壓力，在推動時通過產(chǎn)生較大的摩擦力實現(xiàn)清潔。利用簡單的力學原理，通過移動軌道，實現(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，并通過簡單的固定裝置，實現(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，進行詳細設(shè)計。如圖1所示，此圖為上下兩側(cè)長桿的一部分截面圖形。其中兩個圓孔是為了讓旋鈕穿過黑板清潔器，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，該部分為長桿和短桿連接的組件，其中的凹槽是短桿滑動的軌道，保證了短桿不偏離方向。如圖3所示，該圖為短桿和長桿連接的滑輪，滑輪的兩側(cè)通過軸承來保證滑輪的旋轉(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個微型吸塵器。從而，使黑板清潔器達到快速移動、無塵擦拭、方便拆卸清洗等效果。

三、新型無塵清潔器的應(yīng)用前景

基于對傳統(tǒng)黑板擦現(xiàn)存缺陷的初步了解，研究團隊通過深入調(diào)研進一步得知市場對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)后符合目前的市場需求。在確定需求和研究方案之后，研究團隊通過研究對比傳統(tǒng)黑板擦，團隊內(nèi)部討論如何讓這些新功能一一實現(xiàn)。

新型無塵清潔器在概念設(shè)計上具有一定的創(chuàng)新性，在原有清潔功能的基礎(chǔ)上做出改進，其改進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;擦拭效率高，結(jié)構(gòu)堅固，具有較好地拆卸清洗功能，無粉塵問題。初步實驗性產(chǎn)品制作出來后，在實際使用檢驗過程中較好地實現(xiàn)快速擦拭、無粉塵的目標，實現(xiàn)其運動與擦除功能的自動化，并通過利用粉塵收集裝置解決了環(huán)保問題，并未出現(xiàn)任何安全隱患，為教師減少授課壓力、提高教學質(zhì)量提供助力，預(yù)期它在未來市場中具有一定的優(yōu)越性，應(yīng)用前景廣闊，促進教學用具升級改造、教學環(huán)境的衛(wèi)生健康優(yōu)化，符合現(xiàn)代教育需求。

四、結(jié)語

新型無塵清潔器在實驗性產(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長，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，全自動功能設(shè)計在一定程度上還不夠簡化、順暢，還需完善。相信在研究團隊的不懈努力下，新型無塵黑板清潔器通過強化功能、規(guī)避缺陷，會造福無數(shù)課堂、師生。

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基金項目： 此文為遼寧省“大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃”國家級項目（201910149018）、2020年“創(chuàng)青春”遼寧省大學生創(chuàng)業(yè)大賽的階段性成果

作者簡介： 明力生，山西忻州人，沈陽化工大學機械工程學院機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)本科生。

通訊作者： 劉春艷，女，遼寧沈陽人，碩士，沈陽化工大學外國語學院副教授，研究方向：創(chuàng)新教育實踐。