佳木斯大學设想仿单 （电机产物设想） 指点西席：完成日期： 理论讲授环节 课程称号 电机产物设想 课程编码 佳木斯大学机器设想制作及其主动化专业（杰出工程师）设想仿单 择要跟着社会的开展和人们对糊口质量和情况的请求不竭进步，传统的黑板曾经不克不及满意 教室的请求，当代化的教室该当是提倡绿色、环保、便利和适用的。在一些外洋也曾经用 我们所熟习的白板来替代黑板。扭转式黑板次要接纳了能够便利掌握的步进机电为动力实 现黑板的扭转同时黑板擦完成主动擦除笔迹的功用。经由过程电机一体化的设想和实验以后得 出成果：此扭转式黑板不只构造简朴，设想公道，它接纳黑板布轮回利用，不受利用面积 的限定，并且利用者不需求擦拭黑板，减轻了利用者的劳动强度也节流了工夫，利用者不 受身高限定，能够完成最好誊写姿式，不容易疲倦。此项设想的适用性十分凸起，合适在现 代教室上普遍利用。 枢纽词 主动扭转；主动擦拭；电机一体；适用 佳木斯大学机器设想制作及其主动化专业（杰出工程师）设想仿单 -II- Abstract socialdevelopment peoplesquality environmentrequires continuous improvement traditionalclassroom blackboard can modernclassroom should green,environmentally friendly, convenient someforeign countries also have used familiarwhite instead mainuse rotaryblackboard can easilycontrolled stepper motor driven rotary simultaneously achieve blackboard eraser automatically erase handwriting function After passing through mechatronicoutcome: simplerotary blackboard only structure,reasonable design, which uses recycled cloth blackboard, without use restrictions area, userdoes blackboard,reducing userlabor intensity also saves time, users from height restrictions, you can achieve bestwriting posture, fatigue veryprominent practicality widespreaduse modernclassroom Keywords Auto-rotate; automatically wipe; Mechatronics; practical 佳木斯大学机器设想制作及其主动化专业（杰出工程师）设想仿单 -III- 11课题布景 11黑板的国表里利用近况 111外洋利用近况 112海内利用近况 12同类产物的阐发 121持续无尘主动黑板 122主动干净黑板 123设想内容 21设想道理 22设想计划 221计划阐发 23产物整体构造 231动力区 232干净区 10233 誊写区 1024 利用阐明 10241 产物的长处 11 242 产物的缺陷 11 243 产物的市场使用代价 11 结论 13参考文献References 14 References 15佳木斯大学机器设想制作及其主动化专业（杰出工程师）设想仿单 -1- 绪论11 课题布景 黑板最早被用于黉舍课堂的教室讲授是在十八世纪的法国，十九世纪初传到美国，黑 板并不是特指玄色的板面，传统意义上讲，它是一个能够重复誊写的平面，板面坚固，多用 于讲授，跟着科学手艺的开展，黑板的品种也开端变得庞大多变。从最早的写字类黑板到 无尘黑板到影音类黑板到如今的交互类黑板在一步步顺应人们的请求。对今朝现有的最广 泛的玻璃黑板，黑板利用面积有限，利用者需求常常擦拭黑板，粉尘大，影响课堂情况， 华侈教学的工夫，并且黑板与利用者高度反面谐时，偶然需求翘脚或蹲下誊写，倒霉于书 写，并且简单疲倦。以是如今需求有可以顺应需求的立异黑板。 11 黑板的国表里利用近况 111外洋利用近况 当前在美国的黉舍中，愈加干净和多功用的白板正在逐渐代替传统的粉笔灰飞扬的黑 板，成了黉舍新的建立项目首选的讲授装备。 加拿大是用的白板，也就是 whiteborad，不消粉笔和黑板的。然后有许多处所还用那 种新式的光学投影仪，大大都仍是用数码投影机的。 本国采用白板有四个次要缘故原由： 其一是安康和卫生的思索，社会观注，师生身心安康，国度EPA（情况庇护协会）也 十分存眷课堂内氛围的质量； 其二是由于黉舍教诲中小班化的趋向愈来愈较着，西席在教室中的举动更像是启示和 培训，而不是传统的单调誊写息争说方法，企业中的培训方法获得了鉴戒； 其三，白板作为一个帮助的讲授誊写东西，该当与门生在书面看到的表示愈加靠近， 在黑板布景上难以表示丰硕的颜色和与印刷品上相似的才能，而白板能够用差别色彩的笔 做到这一点； 其四，也是教诲信息化过程当中必需思索的方面，功用扩大的白板可以酿成一个特大号 的计较机屏幕，更有助于信息手艺在教室上使用。 究竟上，确其实许多黉舍曾经开端接 受设想公司供给的倡议，把白板扩大大概痛快接纳数字化的白板作为课堂装备的必备。 可是现有智能黑板存在着缺少随便性、价钱较高贵、难以推行提高，如电子白板全套 装备需上万元，关于今朝仍处于社会主义低级阶段的中国来讲，很多处所不具有装备这类 白板的经济前提。因而今朝火急需求一种物美价廉的立异型黑板 佳木斯大学机器设想制作及其主动化专业（杰出工程师）设想仿单 -2- 112 海内利用近况 今朝，我国大大都处所处于“传统黑板+粉笔灰”时期，其缺点以下： （1）传统黑板存在着板书未便教师须哈腰踮足、难擦拭的缺陷，一天最少写十几块 黑板，大都得教师本人擦，因而非常累。除此以外今朝有些黉舍思索到教师的安康，推行 利用水溶性粉笔，却愈加增大教师劳动强度：水溶性粉笔写的字必需用水擦拭，相较一般 粉笔写的字擦起来更费力，还得等黑板干后才气誊写。 （2）因为黑板由最早的用玄色涂料涂抹在木板上到九十年月的水磨玻璃到如今的复 合质料板都是硬质质料利用工夫长了当前就会反光严峻影响同窗们的目力。 （3）传统黑板占空中积比力大，由于黑板牢固高度等缘故原由利用时分又不克不及局部充实 操纵形成资本华侈。一旦黑板因年久大概其他身分而就无可操纵代价只能一次性使 用。比年来因为黑板从墙体零落酿成的职员损伤也在增加以是必需改动黑板的质料接纳柔 体质料来削减这类不测变乱的发作。 12 同类产物的阐发 121 持续无尘主动黑板 持续无尘主动黑板是一种能主动擦拭笔迹的宽幅面反转展转式柔性誊写板，与我设想的扭转式黑板十分类似可是我们在构造上仍是有很大不同的。无尘主动式黑板的事情历程由 个机电掌握，当整块黑板的内容誊写完毕后，启动板擦和黑板机电，使转轴扭转轴棍随之扭转，将后部的黑板旋至火线，而且主动擦拭洁净，封闭机电。假如想看前面写的而又不 想擦拭这一版面，能够零丁翻开黑板机电的反转按钮，黑板擦因为接纳了特别构造，不会 事情。 其黑板擦的特别的地方在于接纳了一种在一周有2 个扇形构造的板擦这类构造能够完成 本身的聚散，即当板擦截至时黑板轴恰好卡在没有毛刷的处所，需求擦黑板时能够开动黑 板擦上的零丁机电，并且粉笔末也不简单贴附在黑板擦上。可是一个黑板就利用两个机电， 大大增长了消费本钱。 122 主动干净黑板 主动干净黑板也是以机电为动力，使传统的板面酿成一块可卷动的幕布，好像主动投影屏幕。其下的主动洗槽能够在板面动弹的同时将板面笔迹洗濯。只不外是用水洗来擦除 笔迹。经由过程一组电动按钮完成主动洗濯、主动翻面、并能够当作投影屏幕。 主动干净黑板有按钮掌握另有水洗黑板擦如许一来就到达了便利，环保的结果，可是 水洗黑板擦仍是需求进一步改良的。 佳木斯大学机器设想制作及其主动化专业（杰出工程师）设想仿单 -3- 123 设想内容 此扭转式黑板的根本设想思绪就是要到达操纵简朴、掌握便利、环保的目标。在电机 一体化的根底上经由过程法式掌握步进机电动员黑板扭转，为满意扭转时的转矩请求查阅材料 拔取适宜的轴和轴承等相干零件并停止查验计较能否及格。分离以上两种立异型黑板的优 缺陷，我只选用一台机电只让黑板动而板擦静止，黑板擦还没有停止大的窜改，其根本质料 与一般板擦的质料一样。为包管黑板在扭转过程当中即能够随时截至又能够满意誊写请求， 此黑板设有传动孔和垫板。在这几部门的分离下，扭转黑板即可停止事情。 佳木斯大学机器设想制作及其主动化专业（杰出工程师）设想仿单 -4- 整体的的设想计较21 设想道理 为愈加分明的引见此产物的设想道理我们借助图211 和图212 来具体的阐明扭转式 黑板的事情历程及根本构成机构。 图211 模子 上图便是扭转式黑板的廓型图，部门机构曾经在图长进行标注。 当板面扭转到前面时字领会主动被擦除。22 设想计划 黑板面的根本尺寸按照知识可知长为1600mm,宽为1500mm, 佳木斯大学机器设想制作及其主动化专业（杰出工程师）设想仿单 -5- 图212 根本款式 主动扭转黑板的扭转历程由机电动员轴和齿轮，齿轮经由过程黑板面上的传动孔动员黑板 停止扭转。当板面扭转到前面时在粉尘刷的感化下即可停止肃清事情。 传动孔的设想不单起到传动感化还可使柔性板面连结张紧形态如许在支持板的协 助之下即可停止誊写。 支持板、传动轴都牢固在支持架上，成为一个团体，处理了支持成绩。 柔性板面书面总长约为黑板可视面的25 倍，最低处间隔空中500mm。 其活动形式为：启动-黑板扭转-擦除-截至。 221 计划阐发 此计划的黑板利用机电为动力，使传统的板面酿成了可扭转的柔性布，同时也能够当 作投影屏幕利用。在黑板布后边有粉尘刷和粉尘槽，在擦除的同时也包管了情况的干净。 作为一种立异型黑板，它具有以下立异点： 板面表面构造此扭转式柔性黑板的构造设想新奇、布满当代气味。传统黑板根本都是牢固在墙上的 木质大概玻璃黑板，过于机器给同窗们的觉得是庄重而无活力，这也是中国教室教诲之所 以没有外洋氛围活泼的缘故原由之一。 （2）黑板团体安装 此扭转式黑板由机电动员黑板布扭转，在板面扭转的同时粉尘刷完成擦除功用，粉尘 槽也停止搜集粉尘，不只节流人力更有助于干净课堂情况。完整制止了传统黑板高粉尘的 风险。 （3）双面誊写，扩展了誊写面积完成了充实操纵板面资本的目标。 （4）扭转式黑板布能够轮回利用，节流资本，同时可使教师抵达最好誊写姿式，不 简单疲倦。 佳木斯大学机器设想制作及其主动化专业（杰出工程师）设想仿单 -6- 23 产物整体构造 主动扭转黑分为动力区、干净区、誊写区。详细以下图所示 图231 正面图 图232 背面图 231 动力区 动力区包罗掌握安装、传念头构。 掌握安装掌握部门的一切东西以下表2-3 所示。 表2-3 掌握电路途序组件 输入 输入 输出 输出 称号 输入点 称号 输出点 正转14 按钮SB0 X0000 电念头正转打仗器 KM1 Y0 反转14 按钮SB1 X0001 电念头反转打仗器 KM2 Y1 正转12 按钮SB2 X0002 电念头正转打仗器 KM3 Y2 反转12 按钮SB3 X0003 电念头反转打仗器 KM4 Y3 正转局部按钮SB4 X0004 电念头正转打仗器 KM5 Y4 佳木斯大学机器设想制作及其主动化专业（杰出工程师）设想仿单 -7- 对机电的掌握指令是我们方才学过的 plc 逻辑指令，下图立即指令的梯形图，经由过程这 个梯形图我们就可以够看出黑板怎样完成正转、反转和擦拭历程的。在梯形图中呈现的按钮 等输入、输出点在上表傍边都曾经列出。 在plc 梯形图中，用了置位和复位指令，按下正向启动按钮SB0 则X0 接通，Y0 线圈 得电而且连结使得打仗器KM1 线圈通电，电念头开端正转运转，当2 秒当前，按时器T0 接通，Y0 线圈失电，机电截至运转。当按下反向启动按钮 SB1，X1 接通，Y1 线圈得电 而且连结使得打仗器KM2 线圈通电，电念头开端反转运转，当2 秒当前，按时器T0 接通， Y1 线圈失电，机电截至运转。以此类推按下其他按钮时分的事情状况。 图233 掌握法式梯形图 佳木斯大学机器设想制作及其主动化专业（杰出工程师）设想仿单 -8- 图234 （2）传念头构 A机电的挑选按照差别人群需求接纳差别的计划，好比在大学里有能够西席一节课下 来就写几个字，假如接纳电脑掌握会给人没必要要的觉得。以是最好接纳步进机电，颠末估 算此次设想开端选用56BYG250D-0241 型号的步进机电 。连结转矩是指步进机电通电但没有动弹时,定子锁住转子的力矩为172Nm。重量1Kg。 轴是此次设想的次要零件之一。统统做反转展转活动的传动零件，都必需装置在轴上才气够停止活动及动力的通报。因而，轴的次要服从是支持反转展转零件及通报活动和动力。此 次设想因为轴根本不接受负载，而只是动员黑板面动弹，以是普通的轴城市满意利用请求， 因而开端设定轴的尺寸：最大直径为30mm最小直径25mm，因为板面的一个面的长度是 1600mm,一个板面转已往的工夫约为 10 秒，板面的周径为 82mm。肯定轴的转速： N=1600*6010*314*82=37rmin。 平行度请求也是此次设想的一部门。由于假设平行度不敷，会呈现黑板面向一边倾斜， 以是对平行度的请求比力高。为连结均衡，接纳轴肩停止黑板板面的掌握，也就是根据黑 板板面的尺寸来设想轴肩的间隔，以此来制止黑板板面向一个标的目的倾斜。接纳轴肩停止自 身掌握，一方面设想简朴，另外一方面本钱低。BB平台官网 因为轴次要受改变力以是只需停止对轴的强度校核便可 佳木斯大学机器设想制作及其主动化专业（杰出工程师）设想仿单 -9- 276046 600 249550000 9550 37 198 0202 25 以是此轴的设想及格。下图既是轴的二维图。图234 转动轴承是当代机械中普遍使用的部件之一，它是依托次要元件的转动打仗来支持传动零件的。与滑动轴承比拟，转动轴承具有磨擦力小，功率耗损少，启动简单等长处。 以是思索到构造的请求，挑选转动轴承。 另外一方面是经常使用的转动轴承绝大大都曾经尺度化，并有专业工场大批制作及供给各类 经常使用规格的轴承。因此，设想出来的产物利用此种轴承能够低落本钱。 转动轴承又包罗球轴承和滚子轴承，因为转动轴承有较多长处，如今肯定选用深沟球 轴承。查机器设想手册[2]可肯定选用国标型号为 6206 的深沟球轴承。深沟球轴承的机能 及特性：次要接受径向载荷，也能够同时接受小的轴向载荷；当量磨擦系数小；在高速时， 可用来接受纯轴向载荷；大批消费，价钱低；载荷不大。 轴承的校核（估计此轴承寿命为 1010 60 1计较并肯定当量动载荷P查机器设想手册 6206深沟球轴承，得 2760024 115 1000 计较e查机器设想 022019 019 0024 0014 021 0028 0014 佳木斯大学机器设想制作及其主动化专业（杰出工程师）设想仿单-10- 276046 600 276069 400 查机器设想[1]，得X1＝X2＝056，Y1=Y2 值按插分法计较得 19923 23 0024 0014 208 0028 0014 a2056 600 208 276 91008 056 400 208 276 79808 计较轴承所需的根本额定动载荷值查机器设想，取f t=1；查机器设想，取 6037 2000 910081492 10 10 N，6206深沟球轴承合用。 D为包管轴和电性能够较好地传动在此处选用比力经常使用的有弹性元件的挠性联轴器。 232 干净区 （1）干净区包罗粉尘刷和粉尘槽两大部门。 当黑板面在机电动员下停止扭转的同时粉尘刷就开端擦除黑板上的笔迹，粉尘槽搜集 落下的粉尘。 233 誊写区 誊写区就包罗柔性板面和牢固安装。 有用的誊写长度和宽度为 1600*1500mm，在誊写历程能够在支持板的支持下顺遂完 24利用阐明 根据下图拔取所示地位停止装置。 佳木斯大学机器设想制作及其主动化专业（杰出工程师）设想仿单 -11- 图241 装置图 利用过程当中在誊写区写上内容以后假如想擦去一部门则启动机电黑板开端扭转并擦除,当 到达本人誊写需求时使机电截至动弹则黑板在传动孔感化下会立即截至扭转。因为粉尘槽 空间有限以是要按期清算粉尘槽里的粉尘制止溢出。 241 产物的长处 （1）扭转式黑板分为动力区、干净区、誊写区具有主动扭转、擦除和庇护情况的功 （2）接纳机电动员柔性板面扭转，省气力、高服从，处理擦黑板费力的成绩也制止了粉笔末带来的严峻风险。 （3）柔性板面不单能够扭转和同时扩展了黑板的利用面积，为教师供给充足的誊写 空间。 （4）扭转式黑板不单减轻了利用者的劳动强度和节流了空间，利用者不受身高限定， 可完成最好誊写姿式，不容易疲倦。 242 产物的缺陷 （1）与传统黑板比拟，誊写温馨度有所低落。 （2）利用时要耗损必然的电量，机电的启动与截至过于频仍，影响机电寿命。 （3）粉尘槽需求有人按期停止清算。 （4）柔性板面的传动孔假如利用工夫久了当前尺寸能够会变大影响板面的定位。 243 产物的市场使用代价 跟着社会的不竭前进，科技的不竭开展我们身旁的事物在不竭的更新，就拿讲授黑板 来讲，如今市情上有水泥黑板，毛玻璃黑板，水彩黑板，木质黑板，铁质黑板等每种都 有本人的特性，可是扭转式黑板可以真正具有省力、便利、环保三大特性。 佳木斯大学机器设想制作及其主动化专业（杰出工程师）设想仿单 -12- 扭转式黑板在功用上的立异将会在将来的讲授、事情交换中获得很好的使用。在家庭 教诲、大型集会室和课堂都能够获得很好的推行使用。 在利用传统式黑板时总有些西席由于是、长工夫誊写姿式不妥而落下差别的病状，除 此以外还要本人用黑板擦擦除黑板上的字不只耗损膂力还使得课堂都布满粉笔末，严峻影 响安康。扭转式黑板从底子上处理了以上所提出的成绩，信赖此立异型的黑板将会替 代传统的黑板，真正做到环保、省力和便利。 在价钱方面，主动干净黑板开端估量需求500 元，与480 元的传统黑板，4499 元起价 电子白板比拟，算是能够承受的。 佳木斯大学机器设想制作及其主动化专业（杰出工程师）设想仿单 -13- 结论 此项课题请求我们综合使用所学的专业根底常识和先辈的电机一体化专业手艺来设 计出扭转式黑板。扭转式黑板的设想阐明了在大都人看来黑板都是硬质性质料不克不及够既可 以扭转又能够到达写字的结果，可是在这里就是打破了通例，接纳了柔性质料来代替新式 黑板来完成黑板的根本功用。扭转式黑板不只处理了黑板在利用时不克不及充实操纵的成绩还 削减了课堂里由于飘动的粉尘带来的风险。在实际上扭转黑板需求按照教师的需求而旋 转，在此在动力供给上选用了步进机电在黑板本身上设想了传动孔，两者的互相共同和制 约处理了由于频仍扭转黑板带来的未便利。 在做扭转黑板之前我曾查阅许多与立异型黑板相干的材料，好比持续无尘主动黑板、 主动干净黑板等。持续无尘主动黑板需求利用两个机电，主动干净黑板是利用水洗黑板擦， 综合两者的优缺陷，扭转式黑板掌握简朴只利用一个机电便可。因为水洗需求再次擦除或 者长工夫的等候工夫才气写字关于贵重的教室工夫是不准可的以是扭转式黑板在扭转的 同时就完成了擦除历程。 总而言之在本人的勤奋之下设想这个黑板固然有其独到的地方但必定有不敷的处所，比 如黑板的黑板擦与黑板之间的间隔假如掌握欠好就会擦不洁净，黑板上虽有传动孔能够起 到必然的支持结果但工夫长了黑板不免会松动影响誊写质量。以是此产物另有待进一步改 进，我也会持续对本人的产物停止不竭矫正。 佳木斯大学机器设想制作及其主动化专业（杰出工程师）设想仿单 -14- 参考文献References 机器设想手册第3版北京：机器产业出书社，2004 http:p-478710663html[5]持续无尘主动黑板的设想与研讨 [6]探究当代化教室讲授之所需-科技园区佳木斯大学机器设想制作及其主动化专业（杰出工程师）设想仿单 -15- References PuLiang expensive Mechanical design Northwestern Polytechnical University Press MechanicalDesign Handbook 3rd Edition, Beijing: Mechanical Industry Press, 2004 PuLiang expensive Mechanical principles Northwestern Polytechnical University Press Continuousautomatic blackboard clean design researchDou Tao modernclassroom teaching TechnologyPark 佳木斯大学机器设想制作及其主动化专业（杰出工程师）设想仿单 -16-