新型移动式无尘清洁器的基本设计原理及应用前景

明力生 刘春艳

摘 要： 当前，传统黑板擦存在的缺陷无法满足知识经济时代学校教育教学的新需求。基于研究背景，探讨新型移动式无尘清洁器的基本设计原理，展望未来应用前景，规避试验性产品的弊端，势必使新型、便捷、环保的清洁器惠及更多课堂、师生，助力教育教学。

关键词： 无尘;清洁器;设计原理;应用前景

一、研究背景

当今时代，学校教育为人们所广泛重视。由于粉笔造价便宜、需求量较大，目前大多数学校仍然在使用传统黑板和传统黑板擦。众所周知，传统黑板擦存在一些不足之处：传统黑板擦需要反复擦同一个地方才能擦干净，费时费力，影响课堂讲授效率;粉笔产生的粉尘极易随着擦拭飘散在空中，影响师生的身体健康，特别是使频繁使用者患上呼吸道、慢性咽炎等疾病;传统黑板擦使用一段时间后，会因为板擦上布满粉笔灰而导致擦拭功能减退、效果不佳，因此，为了确保擦拭、使用的高效性，黑板擦需进一步提升其省力、无尘、方便拆卸清洗的功能，新型黑板清洁器迎合需求。

二、新型移动式无尘清洁器的基本设计原理

研究团队构思拟设计一款可以解决上述问题的新型无尘黑板清洁器。这款新型黑板清洁器只需划过一次黑板，即可完成黑板的擦拭，提高对黑板的擦拭效率;而且，它没有传统黑板擦因为布满粉笔灰导致黑板擦不干净的问题，可以做到擦过后无痕迹;该黑板清洁器不会出现因为自身结构问题而导致无法使用等问题;此外，新型清洁器拥有较好的拆卸清洗功能，该产品的擦拭部分组件可以自由拆卸安装，且操作简单;在黑板擦拭过程中，不会出现粉尘飞扬的情况，同时，还可以根据黑板的大小，自行调节黑板清洁器的大小。

新型无尘清洁器设计的基本原理为：具有一次性清洁黑板功能，通过对黑板清洁器的合理固定，使黑板擦拭部分对黑板产生足够的压力，在推動时通过产生较大的摩擦力实现清洁。利用简单的力学原理，通过移动轨道，实现黑板清洁器与黑板需擦拭部分的快速接触、摩擦和除尘等，并通过简单的固定装置，实现内置海绵的拆卸与安装。

新型黑板清洁器主要由固定轨道、传动组件、擦除组件以及粉尘收集组件组成。以图所示结构为主体，进行详细设计。如图1所示，此图为上下两侧长杆的一部分截面图形。其中两个圆孔是为了让旋钮穿过黑板清洁器，从而使黑板清洁器固定在黑板上的装置。图1的另一部分，如图2所示，该部分为长杆和短杆连接的组件，其中的凹槽是短杆滑动的轨道，保证了短杆不偏离方向。如图3所示，该图为短杆和长杆连接的滑轮，滑轮的两侧通过轴承来保证滑轮的旋转能力。如图4所示，为短杆的一部分截面图形。其中的凹槽为放置海绵的装置，其背面为固定海绵的装置，并且在短杆侧面安装3个微型吸尘器。从而，使黑板清洁器达到快速移动、无尘擦拭、方便拆卸清洗等效果。

三、新型无尘清洁器的应用前景

基于对传统黑板擦现存缺陷的初步了解，研究团队通过深入调研进一步得知市场对新型黑板清洁器的迫切需求，确定所要研发的新型黑板清洁器需具备无尘、高效、便捷等功能，以保证产品投产后符合目前的市场需求。在确定需求和研究方案之后，研究团队通过研究对比传统黑板擦，团队内部讨论如何让这些新功能一一实现。

新型无尘清洁器在概念设计上具有一定的创新性，在原有清洁功能的基础上做出改进，其改进成本与原有制造成本相差不大且功能更加丰富，可智能操作，具有环保、高效的特点;擦拭效率高，结构坚固，具有较好地拆卸清洗功能，无粉尘问题。初步实验性产品制作出来后，在实际使用检验过程中较好地实现快速擦拭、无粉尘的目标，实现其运动与擦除功能的自动化，并通过利用粉尘收集装置解决了环保问题，并未出现任何安全隐患，为教师减少授课压力、提高教学质量提供助力，预期它在未来市场中具有一定的优越性，应用前景广阔，促进教学用具升级改造、教学环境的卫生健康优化，符合现代教育需求。

四、结语

新型无尘清洁器在实验性产品研发中虽然也暴露出一定的缺陷，如微型吸尘器的电源线过长，虽然不影响黑板清洁器整体的使用效果，但是影响到该装置的美观;此外，全自动功能设计在一定程度上还不够简化、顺畅，还需完善。相信在研究团队的不懈努力下，新型无尘黑板清洁器通过强化功能、规避缺陷，会造福无数课堂、师生。

参考文献：

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基金项目： 此文为辽宁省“大学生创新创业训练计划”国家级项目（201910149018）、2020年“创青春”辽宁省大学生创业大赛的阶段性成果

作者简介： 明力生，山西忻州人，沈阳化工大学机械工程学院机械设计制造及其自动化专业本科生。

通讯作者： 刘春艳，女，辽宁沈阳人，硕士，沈阳化工大学外国语学院副教授，研究方向：创新教育实践。