【文章內(nèi)容簡介】 間的距離相一致； （ 2） 活動(dòng)支架輪上下之間的距離與上下邊框軌道之間的距離要求配合好，防止過松及過緊； （ 3） 右邊框表面與黑板面在同一面上，清潔空間的寬度與右邊黑板擦到滑輪支架右框之間的距離相一致，以使右黑板擦能進(jìn)入清潔空間里； （ 4） 安裝時(shí)邊框之間的連接部位，以及與墻面連接處，要進(jìn)行防漏處理，以防污水流出； （ 5） 活動(dòng)黑板與滑輪支架，從左向右移動(dòng)時(shí)，活動(dòng)黑板擦 左邊與滑輪支架左邊在不碰撞的情況下，距離應(yīng)盡量的小，同時(shí)，從右向左移動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)黑板右邊框與滑輪支架的右邊框在不碰撞的情況下距離應(yīng)盡量的小； （ 6） 滑輪支架及活動(dòng)黑板擦在移動(dòng)的過程中，滑動(dòng)支架，活動(dòng)黑板擦非海 7 綿部分不得與黑板接觸、摩擦，只能是黑板擦上的海綿與黑板接觸摩擦，以防黑板劃傷； （ 7） 活動(dòng)黑板擦海綿的大小比所裝位置的空間要大，這樣是 為了讓 海綿緊固 在上面，并且 一部分海綿 能 留在外 面 。 自清潔黑板 自動(dòng)清潔黑板擦選用電動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng) 。電機(jī)軸與曲柄滑塊中的曲柄相連，而曲柄滑塊中的滑塊一端與菱形架的三角頂 端相連，然后 菱形架 機(jī)構(gòu)的 另一端與黑板擦相連。黑板擦固定在黑板上下的兩滑道上面，可以進(jìn)行左右滑動(dòng)，利用菱形架的 伸縮性來實(shí)現(xiàn)黑板擦在黑板面的左右移動(dòng)，清除黑板面擦拭的死角 。 當(dāng)擦完黑板，黑板擦是停留在 最左邊的，當(dāng)需要擦拭時(shí)，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 在黑板正面 裝有吸塵 的扇葉。 在黑板擦的右 下 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。 自動(dòng)清潔黑板擦方案的選擇 所屬技術(shù)領(lǐng)域 本 黑板擦 是 一種新型設(shè)計(jì) 的 實(shí)用 裝置 ，尤其是能在擦完黑板后防止粉塵四處 飛揚(yáng)。 背景技術(shù) 國內(nèi)外普遍采用手工擦黑板的方法，由于人工擦黑板的技術(shù)有限，擦完的黑板也達(dá)不到預(yù)期的效果，而且每次擦完黑板教室里都粉塵到處飛揚(yáng)，也就是說，手工擦黑板擦一次就污染教師環(huán)境一次，而且勞動(dòng)強(qiáng)度比較大，這樣落后的擦黑板方法和手段難以滿足我國的教育事業(yè)發(fā)展的需要。 發(fā)明內(nèi)容 為了克服現(xiàn)有傳統(tǒng)手工擦黑板方法擦黑板的質(zhì)量和勞動(dòng)強(qiáng)度大的不足，本實(shí)用新型提供一種自動(dòng)清潔黑板擦，該設(shè)備不僅能擦干凈黑板，防止粉塵飛揚(yáng)，而且大大減輕使用者的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高效率。 8 本實(shí)用新型設(shè)備解決其技術(shù)問題所采用 的技術(shù)方案是：自動(dòng)清潔黑板擦選用電動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)。電機(jī)軸與曲柄滑塊中的曲柄相連，而曲柄滑塊中的滑塊一端與菱形架的三角頂端相連，然后菱形架機(jī)構(gòu)的另一端與黑板擦相連。黑板擦固定在黑板上下的兩滑道上面，可以進(jìn)行左右滑動(dòng)，利用菱形架的伸縮性來實(shí)現(xiàn)黑板擦在黑板面的左右移動(dòng)，清除黑板面擦拭的死角。當(dāng)擦完黑板，黑板擦是停留在最左邊的，當(dāng)需要擦拭時(shí)，再讓它做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。黑板擦的周圍是密封圈，同時(shí)還在黑板正面裝有吸塵的扇葉，在黑板擦的右下邊有一個(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。 本實(shí)用新型 的有益效果是，在擦黑板的過程中完成清潔和和防塵的作用，擦干凈黑板的同時(shí)，減輕使用者的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高效率，整機(jī)結(jié)構(gòu)簡單。 下面結(jié)合原理圖 22 對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。在黑板一端固定一個(gè)電機(jī)，通過曲柄搖桿機(jī)構(gòu)連接到菱形架一端，電機(jī)帶動(dòng)菱形架伸縮，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)黑板擦在豎直面上的往復(fù)擦拭。 圖 22 最終方案原理圖 小黑板擦的方案確定 簡圖 根據(jù)上述計(jì)算所得，決定選用 12V 500 轉(zhuǎn)直流減速，同時(shí)配用加厚磁鐵行星減速箱電機(jī)和直徑為 ，其實(shí)物圖見圖 23，圖 24。 小黑板 擦的結(jié)構(gòu)及工作情況簡介 小黑板擦的結(jié)構(gòu)是大黑板擦的其中一個(gè)，使毛刷和小電動(dòng)機(jī)的軸連在一起， 9 當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，毛刷跟著轉(zhuǎn)動(dòng)，從而與黑板面接觸進(jìn)行擦除黑板字跡的功能，小黑板擦的周圍也是帶密封裝置的，它也可以防止在擦黑板時(shí)粉筆灰四處飛揚(yáng)。 圖 23 減速電機(jī)實(shí)物圖 圖 24 毛刷實(shí)物圖 10 3 自動(dòng)吸塵清潔黑板擦的設(shè)計(jì)計(jì)算 電機(jī)的選擇 經(jīng)試驗(yàn)作 用在黑 板面上 的應(yīng)力 ?? ，則它 所需要 的壓力NAF ????? ? ,所需電動(dòng)機(jī)的輸出功率為 kwPw ? ,則電動(dòng)機(jī)所需功率為 kwPP wd ??? ?，查機(jī)械設(shè)計(jì)常用元器件手冊(cè) 695 頁表41，選用 Y8024 電動(dòng)機(jī)，功率 kwP ? ，轉(zhuǎn)速 min1390 rn ? 。 機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 材料的選擇 本 黑板擦所需 的機(jī)架桿件是由長 和 寬分別為 20mm5 mm 鋁材方形 鋁條 加工而成，理論質(zhì)量為 ，其密度小，重量輕，密度僅為 ，除擁有良好的塑性及加工性能外，還擁有良好的力學(xué)性能 、 可回收性 、 以及較高的耐磨性，能承受機(jī)構(gòu)變形時(shí)所產(chǎn)生的壓力。 菱形架幾何尺寸及自由度設(shè)計(jì)計(jì)算 主要組成部分是由八根長 為 320mm 的鋁條和兩根長為 170mm 的鋁條組裝而成，如圖 31，根據(jù)自由度的計(jì)算公式： HL PPnF ??? 231 （ 31） 其自由度計(jì)算為： 138390)316(21331 ?????????F 圖 31 菱形架機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)示意圖 11 曲柄滑塊幾何尺寸及 自由度 設(shè)計(jì) 計(jì)算 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)是根據(jù)已知條件來確定機(jī)構(gòu)各構(gòu)件的尺寸，其可以歸納為兩種基本類型。 實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 ,實(shí)現(xiàn)給定的運(yùn)動(dòng)軌跡。 根據(jù)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的這兩種基本特性，再聯(lián)系所需要的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡，利用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)確定性，帶動(dòng)菱形架的一個(gè)點(diǎn)為動(dòng)點(diǎn)對(duì)菱形架的伸縮進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)黑板擦隨菱形架的伸縮帶動(dòng)黑板擦對(duì)黑板面的字跡進(jìn)行擦拭。 設(shè)計(jì)的該曲柄滑塊機(jī)構(gòu)由曲柄 70mm 和連桿 200mm 兩根材料相同的鋁條和一個(gè)滑塊，加以用活動(dòng)鉸鏈構(gòu)成。 從而連接成一個(gè)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，如圖 32。根據(jù)自由度的計(jì)算公式： HL PPnF ??? 231 （ 32） 其自由度計(jì)算為： 189042331 ????????F 圖 32 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)示意圖 曲柄滑塊的運(yùn)動(dòng)分析與力學(xué)計(jì)算 圖 33 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)示意圖 12 （ 1）對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析 由圖 33，可得任意時(shí)刻滑塊運(yùn)行距： )c o s1()c o s1(c o sc o s ???? ???????? LRLRLRS 且 ?? s ins in RL ? 所以 ???? s ins ins in ?? LR )( ??LR 所以 ???? 222 s in1s in1c o s ???? ?? 22 s in211 ?? 且 )2c os1(21s in 2 ?? ?? 所以 )2c o s1(411c o s 2 ??? ??? 所以有滑塊運(yùn)行距離： ?????? ?????????? ????????)2c o s1(41)c o s1()2c o s1(41)c o s1()2c o s1(41)c o s1( 2??????????RRLRLRS 滑塊速度 V為： ?????? ???????? ???????? ??????t2s i n21ts i n2s i n21s i n2s i n241s i n?????????????LRRRRdtdddSdtdSV 滑塊加速度為： 13 )tc ost( c os)2c os( c os 22 ????????? LRRRdtdddVdtdVa ??????? 經(jīng)實(shí)驗(yàn)求滑塊的最大行程，則取 α=180，已知 R=6cm， L=12cm，代入數(shù)據(jù)得 Smax=12cm 通過求解以上優(yōu)化問題即可得到 αmin =30m/s178。 則產(chǎn)生的最小力為 F=mαmin =1x30=30N 而黑板擦所需拉力 Ft=25N 所以 FFt 滿足所需條件 （ 2）曲軸扭矩理論計(jì)算 對(duì)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)做受力分析，在任一時(shí)刻滑塊、壓桿受力 情況如圖 34 所示。 圖 34 滑塊、壓桿受力圖 對(duì)滑塊做力平衡分析有： ?cosPPAB ? 曲柄處轉(zhuǎn)矩為 1 1 m P M AB ? ? 其中力臂 ? ??? ?? s in1 Rm 14 又 )2s i n2( s i nc o ss i ns i n1s i ns i nc o sc o ss i n)s i n ( 22??????????????????????? （ 3）曲柄滑塊動(dòng)力學(xué)特性 圖 35 為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的受力分析示意圖。 圖 35 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)受力分析示意圖 從曲柄 r 傳到連桿 l 上的力 pc 與滑塊發(fā)出的壓力 p 之間，存在如下關(guān)系： ppc ??cos （ 33） 曲柄頸 A 處，沿半徑方向的力 pr和 pc的關(guān)系： pr=pc )cos( ??? （ 34） 將上兩式聯(lián) 立，可得到： pr= ??? c os/)c os ( ?p （ 35） 曲柄頸沿 r 方向承受與 pr力大小相等的壓力。曲柄頸沿圓周方向所受切線力 pT與半徑 r 的乘積，就是轉(zhuǎn)矩 T。 T=pTr （ 36） 根據(jù)圖 35 可知： )s in( ?? ?? ppcT （ 37） 將（ 33）、（ 36）式代入（ 3