新型移動式無塵清潔器的基本設計原理及應用前景

明力生 劉春艷

摘 要： 當前，傳統黑板擦存在的缺陷無法滿足知識經濟時代學校教育教學的新需求。基于研究背景，探討新型移動式無塵清潔器的基本設計原理，展望未來應用前景，規避試驗性產品的弊端，勢必使新型、便捷、環保的清潔器惠及更多課堂、師生，助力教育教學。

關鍵詞： 無塵;清潔器;設計原理;應用前景

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，目前大多數學校仍然在使用傳統黑板和傳統黑板擦。眾所周知，傳統黑板擦存在一些不足之處：傳統黑板擦需要反復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計原理

研究團隊構思擬設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因為自身結構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，不會出現粉塵飛揚的情況，同時，還可以根據黑板的大小，自行調節黑板清潔器的大小。

新型無塵清潔器設計的基本原理為：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生足夠的壓力，在推動時通過產生較大的摩擦力實現清潔。利用簡單的力學原理，通過移動軌道，實現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，實現內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。以圖所示結構為主體，進行詳細設計。如圖1所示，此圖為上下兩側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，滑輪的兩側通過軸承來保證滑輪的旋轉能力。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用前景

基于對傳統黑板擦現存缺陷的初步了解，研究團隊通過深入調研進一步得知市場對新型黑板清潔器的迫切需求，確定所要研發的新型黑板清潔器需具備無塵、高效、便捷等功能，以保證產品投產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黑板擦，團隊內部討論如何讓這些新功能一一實現。

新型無塵清潔器在概念設計上具有一定的創新性，在原有清潔功能的基礎上做出改進，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，具有環保、高效的特點;擦拭效率高，結構堅固，具有較好地拆卸清洗功能，無粉塵問題。初步實驗性產品制作出來后，在實際使用檢驗過程中較好地實現快速擦拭、無粉塵的目標，實現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保問題，并未出現任何安全隱患，為教師減少授課壓力、提高教學質量提供助力，預期它在未來市場中具有一定的優越性，應用前景廣闊，促進教學用具升級改造、教學環境的衛生健康優化，符合現代教育需求。

四、結語

新型無塵清潔器在實驗性產品研發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、規避缺陷，會造福無數課堂、師生。

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

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計制造及其自動化專業本科生。

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：創新教育實踐。