毕 业 论 文论文题目 自动黑板刷设计 系 别 电子信息工程系 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 学 号 学生姓名 指导教师（签名） 完成时间 年 月44摘要当今教学使用的普通黑板刷一直存在使用费时费力，工作量大，人工刷黑板粉笔灰漫天飞扬，对人体有极大危害等问题。针对上述情况，本论文设计的自动黑板刷具有机构简单、制造成本低、工作效率高、维护方便等特点。论文首先介绍研究背景及国内外研究现状和发展趋势，综合比较优点和缺陷，联系实用性。先确定总体结构及运动方案；自动黑板刷主要由电动机，减速装置，传动装置，自动控制电路，机架，工作刷，防尘罩组成。电动机提供动力，通过减速与传动把动力传递到工作刷上，让其做匀速往复运动来刷干净黑板。自动控制电路采用自动往返循环控制电路，启动工作只需按下电源按钮，工作刷就能自动工作，且运动和停止自动控制。然后进行自动黑板刷详细设计，包括工作刷运动速度的确定、电动机型号的选择、传动零部件的设计计算、工作刷的设计、润滑油的选用、自动控制电路的设计。最后采用AutoCAD绘图软件绘制二维零件图和装配图，运用Pro/ENGINEER对各零部件进行三维建模，并对机构装配及三维仿真。关键词：黑板刷； Pro/ENGINEER； 三维建模； 仿真Automatic blackboard brushAbstractNowadays, general blackboard brushes are used widely in teaching activities. However when we use it, it causes many problems, for example wasting time and energy, working too much, filling with chalk dust in air which is easily to cause health problems and so on. In this thesis, Automatic blackboard brush can deal with above-mentioned matter. This design has many advantages such as simple structure, low manufacture cost, high efficiency, and convenience maintenance.In this thesis will introduce the research backgrounds, the present situation and the development trend of domestic and foreign research, the comparison of the advantages and disadvantages, and the availability. First step of the research is determining to the whole structure and the movement scheme. Automatic blackboard brush is made by an electric motor, a speed reducer, a transmission device, an automatic control circuit, a rack, a brush, and a dust cover. The electric motor provides power by retardation and transmission to brush which will clean the blackboard uniform, repeatedly, and automatically. The automatic control circuits are controlled by automatic cycle. We just simply push the button to turn on the machine that it will work and stop automatically. Second step of the research is designing the machine in detail including confirming the working speed of brush, choosing the size of motor, calculating the design of transmission parts, and designing the brush, selecting the oil, and designing control circuit. Finally I use the AutoCAD drawing software to draw the 2D parts and to assemble drawings. And then I use Pro/ENGINEER for each three-dimensional modeling to each part, and assembling machine and three-dimensional simulation.Key words: blackboard brush Pro/ENGINEER three-dimensional modeling simulation目录第一章 绪论11.1 本论文的研究背景11.2 国内外研究现状及意义11.3 本论文的研究内容2第二章 自动黑板刷的总体结构设计32.1 设计原则32.2 总体结构32.3 工作原理4第三章 自动黑板刷的详细设计53.1 工作刷运动速度的确定53.2 电动机的选择53.3 计算传动装置的运动和动力参数73.4 传动零件的设计计算103.5 工作刷的设计333.6 润滑油选用343.7 控制电路的设计35第四章 自动黑板刷三维建模与仿真分析374.1 零件三维建模374.2 自动黑板刷各部分零件装配三维图394.3 自动黑板刷整机装配及仿真分析43第五章 总结45参考文献46致谢47第一章 绪论1.1 本论文的研究背景当今社会科学技术水平飞速发展，许多科研成果运用到了教育事业上；多媒体教学、投影仪相继运用于教学中，这为老师在上课过程中免去了在黑板上书写板书和擦拭黑板；达到了省时省力，免受粉笔灰尘危害的效果。随着多媒体教室越来越普及传统的黑板教学方式有被取代的趋势。但根据调查结果显示，对于运用多媒体教学，老师感到教学效果不佳；尤其是在对一些相对复杂问题的分析、推导、解答过程，让人感觉到就像放电影似的一闪而过，不能给学生留下深刻的记忆，因此无法理解和学会并掌握解答问题的方法；从而达不到教师教学的最终目的。这就是以多媒体作为黑板教学使用的巨大弊端。当前在中、小学校和各大院校中对于传统粉笔黑板的使用率还是独占鳌头1,特别是在我国经济发展相对落后的地区，采用传统的黑板教学是必不可少的。同时，根据查阅相关文献、资料介绍与调查，国外在教学中也基本上使用粉笔黑板教学，如英国、日本、美国等国家。所以在未来相当长一段时间里，原始的教学方式仍然持续很长一段时间，传统黑板仍被使用，并且使用前景十分广阔。目前的传统粉笔黑板也有自身的不足与缺陷；其黑板刷虽然造价低廉，结构简单，但是使用很浪费体力。有时候教师讲课书写板书量大，一节课下来因擦拭黑板不光手臂、脖子酸痛，而且浪费讲课时间，工作量大。同时在擦拭黑板过程中如果擦拭速度过快粉笔灰尘会漫天飞扬，造成粉尘污染，对人体有危害2。所以综合上述问题，十分有必要对一种新型的黑板刷进行研究开发。1.2 国内外研究现状及意义传统的黑板是普通绿板结构，使用粉笔书写。优点是具有悠久的历史，可操作性强，便于安装和移动；缺点是使用黑板刷擦拭黑板时费时费力，工作量大，对粉笔灰尘的飞扬很难有效的控制，易造成粉尘污染。针对上述问题和缺陷科技人员对黑板、黑板刷做了较多的改进与研究开发；取得了如无尘粉笔、电动黑板擦3和智能新型黑板等研究成果。下面简单介绍两种新型黑板刷：手持式自动吸尘黑板刷，根据当前黑板刷应用的缺陷，该设计包括自动旋转刷功能和吸尘功能，两种功能的实现由同一台小型电动机驱动。自动旋转刷功能由小型电动机、圆形旋转毛刷组成，其中圆形旋转毛刷为扇形栅格形状。吸尘功能由小型电动机、离心扇叶片、吸尘口、弹性橡胶封口片、集尘袋组成实现。小型电动机固定在机架上，圆形旋转毛刷与离心风扇叶片均安装在小型电动机的输出轴上。此设计采用自动旋转刷技术和吸尘技术，结构简单，操作维护方便具有擦刷功能的同时又具有吸尘功能。克服了粉笔写字粉尘污染的弊端，有利于粉笔书写者和同环境者的身体健康，可广泛应用于粉笔书写的擦刷和吸尘。连续无尘自动黑板是一种无尘自动擦拭字迹的宽幅面回转式柔性书写板4。可改变硬质黑板书写时高处要举手，低处要弯腰，擦字扬粉尘，写字挡视线的缺点；因为连续无尘自动黑板采用的是黑板面转动，板刷不动的工作原理，当用力过时会造成大黑板面转起来，用力过小时字迹擦不干净，同时容易使粉笔贴到黑板刷上面，不易脱落，造成再次擦黑板时黑板刷不干净。就国外一些经济发达国家而言，如加拿大的教学用白板，即whiteborad，很少使用传统黑板教学5。有许多国家仍然使用光学投影仪，大多仍采用数字投影机。其教学费用高，教学效果不好，不宜在我国普及使用。虽然现在已经有许多项关于改进黑板刷的专利，但是都没有问世，没有能进行工厂式批量生产，更没有被普及使用。因为其中存在机构的结构过于复杂的问题，同时导致了生产成本高，安装使用后维护保养困难，工作寿命短的问题，所以市场上还没有相关产品出售。综上所述，根据我国国情，可以考虑设计出一种新型黑板刷，新型黑板刷既要考虑省时省力，又要结构简单，生产成本低廉，安装维护方便，工作寿命长。为此本人设计了一种全自动黑板刷。1.3 本论文的研究内容本论文设计的自动黑板刷是针对原始黑板在使用时既费体力又耗时间，又不能对粉笔灰尘进行有效控制的缺陷进行创新。自动黑板刷主要由电动机、减速装置、传动装置、自动控制电路、机架、工作刷、防尘罩等构成。工作原理：工作刷做匀速往复平行移动的运动方式来刷干净黑板。控制电路采用自动往返循环控制电路，自动黑板刷启动工作时，只需按下电源按钮，工作刷就能自动工作，工作和停止由其完全自动完成。同时在工作刷上安装防尘罩，能有效处理在擦黑板时粉尘漫天飞扬的问题。第二章 自动黑板刷的总体结构设计2.1 设计原则完整的机械系统一般由原动机、传动装置和工作机组成6。传动装置位于原动机和工作机之间，其作用是将原动机提供的动力传递到工作机上，并使工作机运行。传动装置的设计对机械性能的优劣、可靠性、结构尺寸、重量、成本、维护等有一定程度的影响。传动机构类型选择的一般原则如下。1. 大功率的传递时，可择优选用传动效率高的传动装置，可以减少能耗，降