一种全自动无尘黑板擦的设计

1一种全自动无尘黑板擦的设计高天明（学号：20091104068）（物理与电子信息学院物理学专业2009级汉班，内蒙古呼和浩特010022）指导教师：摘要：黑板的缺陷，自从它的诞生至今以致以后的一段时间里都是一个有待改善的问题。它的缺点，是众所周知的。很多全自动无尘黑板擦的探索，都因过于复杂或是代价太高而没有应用到实际中。此文设计的这种全自动无尘黑板擦具有简单高效低成本的特点，对原有的黑板擦进行了多方面的改善，希望得以推广应用，对教育事业有所贡献。关键词：黑板擦；全自动；无尘；粉尘1.构造此黑板擦外观类似常规的电风扇，其质量不到400g。擦黑板面为圆形，是由两个同心圆组成的，外圆半径约为13cm。擦黑板时，将黑板擦的插头插在正常交流电的插座上，打开开关，内外两圆快速反向转动（图1），想擦哪块就将黑板擦放于那块上，便瞬间将其擦干净。它的柄部和电熨斗相同，在黑板擦的背部，同时安有开关。下侧为除尘装置的排气孔，擦下的粉尘被吸到排气孔中，经排气孔过滤排出（图2）。图1图2以上的一切过程，全由一个电动机完成，电动机可以和常规家用电风扇的相同。2.原理2.1.共轴反转的实现一种全自动无尘黑板擦的设计2由电动机带动上面的盘，在盘转动的同时，带动由两根杆固定的齿轮,同时由齿轮带动下面外擦黑板面，上面的盘与下面的内擦黑板面连接为一体（图3，箭头所示方向为其转动方向）。它们的角速度是相同的，两圆半径应满足转动时角动量相等，以保证擦黑板时震动较小。图32.2.除尘装置的衔接齿轮是按在离除尘装置最近的一侧，齿轮的中心正对着排气装置。从齿轮中心延生出一根轴，与除尘装置衔接起来，当齿轮转动时，此轴也以同样的角速度转动，同时带动除尘装置，使除尘装置也跟着正常运行。2.3.除尘装置除尘装置分为两个部分，前部分是吸尘装置，后部分是过滤装置。吸尘装置是把空气和粉尘一起吸入排气管（既是除尘装置）中，在排气管中把粉尘过滤掉，排出纯净的空气，以达到除尘效果。2.4.擦黑板面来做个实验:用一根绒毛在黑板上写有字的地方来回划动多次，可以看到被划过的地方很干净。绒毛并非依靠与黑板面之间的摩擦力来把粉尘擦掉，而是由于粉尘与黑板之间粘得很松，绒毛只需要很小的力就能将其扫过的地方的粉尘带走。此黑板擦正是利用这一原理，整个擦黑板面就是很多根绒毛的叠加。擦黑板面的角速度相对较大，即其外缘线速度很大，固应当选择较为柔软光滑酥松光滑的材料，尽可能的减小摩擦，使擦下来的粉尘也尽可能少的粘在擦黑板面上，这样不但擦得干净，而且既能减小黑板擦的功率，又能使黑板擦耐用，还能将擦下来的粉尘迅速被吸尘装置吸收掉。擦黑板面的边缘为微锯齿状，高度适中，既不能让粉尘飞溅出来，又不能使擦黑板面与黑板间的压力过大。33.总结把黑板擦从方形变成圆形，这是此前从来没有过的。之前原有的还是自动的黑板擦都是依靠黑板擦与黑板之间相对较大的摩擦力来把粉尘擦掉，而此黑板擦则是依靠擦黑板面与黑板之间的迅速划动而将粉尘带走。与原有的黑板擦相比，其大小是原来的三倍，但效率是之前所有黑板擦都无法相比的，而且无尘。与之前的自动黑板擦相比，其小巧程度是无人能及的，造价也十分低廉，由于本身的功率比较小，噪音也是很小的。想擦哪块就擦哪块，这也是之前的自动黑板擦很难办到的。在今后的发展中，相信黑板擦一定可以得到更好的完善，甚至黑板直接被完全取代，希望此文设计的黑板擦可以取代原有的黑板擦，对教育事业做出贡献，但更希望那样一天的到来。参考文献：[1]漆安慎、杜婵．英力学(第2版)［Ｍ］.北京高等教育出版社，2005.[2]周衍柏．理论力学教程(第3版)[M].北京高等教育出版社，2009.