一种机械式防尘黑板擦的制作方法

本发明涉及一种机械式防尘黑板擦，适用于各种采用粉笔书写的场所。

背景技术：

随着现代科学技术的发展，多媒体教学已经越来越多的走进了我们的教学课堂，并且有逐步取代传统板书教学方式的趋势。尽管如此，对于很多课程而言，多媒体方式教学效果并不明显，如数学、英语等。因此，传统的板书教学不可能被完全取代。然而，传统板书教学过程中产生的粉尘严重危害着学生以及老师的身体健康，尽管有了无尘粉笔的存在，但在其擦拭过程中飘飞的粉尘依然十分严重，成为了威胁学生及老师健康的一大杀手。

目前，国内外关于黑板擦的研究主要有以下几个方向：

（1）纯风扇黑板擦。在黑板擦上设计个小风扇。用力擦黑板时，依靠电机的动力源带动小风扇排风将擦拭下的粉尘吹走。该风扇用个罩子遮住，三面不通风，这样产生的风就可以只吹向一个方向。该设计在使用当中依然没有解决粉尘污染的问题，虽然所有的粉尘被吹向同一个方向，粉尘最终还会在教室里飘散。

（2）自动吸尘粉笔擦。利用磁力等原理，对整个黑板进行改装，在黑板后面加工磁吸附装置。这种自动黑板擦能够自动地将黑板上的字擦掉，并且能吸收掉擦拭过程中产生的粉尘。其基本原理为：将一特制长条黑板擦固定在两根特制自动伞杆的顶端。再特制一种闸，用以控制伞杆上的按钮。擦拭黑板时，将带轮木板上的夹子向上拉起压在长条黑板擦上，这样可使黑板擦对黑板有一定的正压力。黑板擦工作时，海绵垫（课前已弄湿并将水压挤出去）将随着夹子在黑板擦的带动下在黑板上来回移动而将黑板上的字擦掉，同时借助水的湿度将擦拭的粉尘吸收掉。这种设计的自动黑板擦在实施起来会遇到诸多问题而导致使用的不便利。首先，其灵活性不高。在教学过程中，如何需要保存一部分内容而只擦拭掉另一部分内容时无法实现。其工作原理导致其作用范围是全部的黑板，而不是擦拭任意想要擦拭掉的部分；其次，水后变湿吸附粉尘的同时也导致黑板变湿，同样会影响教学效率和效果；此外，该黑板擦结构复杂，成本高且不易维护。

（3）雨刷式黑板擦。一种能够自动擦黑板的黑板擦，其技术特征是将一特制长条黑板擦固定在两根特制的自动伞杆的顶端；在长条黑板擦的左侧面上固定一块长条（S极）磁铁，还有一块与之完全相同的磁铁固定在黑板左侧墙壁上。其工作原理为：特制长条黑板擦依靠自动伞杆上的弹簧弹力和磁铁产生的排斥力作用来实现其在黑板上来回运动，从而将黑板上的字迹擦拭掉。实施起来难度大。首先，要在黑板上做较大改动，不仅增加额外成本，而且可行性不高。其次，这种方法的构思建造复杂，且过于花哨，容易影响学生的注意力，降低教学效果。

（4）全自动黑板擦。使用遥控器控制擦拭方向的黑板擦。其工作原理为：用四个电机驱动，其中两个电机装在一个与黑板同样大的框架上，并且通过减速器使一条模梁作上、下移动，另外两个电机使一排软毯做圆周运动，从而达到擦拭黑板上字迹的效果。所以，当需要擦黑板时，就无需人工使用黑板擦，而是通过控制开关，使用它移动到需要的地方开始擦拭粉笔字迹。该设计同样给使用者带来诸多不便之处。首先，在擦拭过程中，通过控制开关来定位需擦拭部位时需要浪费很大一部分的时间，严重影响教学效率；其次，四台电机的耗电量很大，浪费能源；此外，电机噪音大，影响教学效果，且其构造复杂，安装及维护成本高，不利于广泛使用。

鉴于现有黑板擦存在设计方面的各种不足，本发明在传统黑板擦的基础上进行改进，通过两对锥齿轮的配合来实现内部结构运转方向的转换，同时配合两对超越离合器来保证内部结构的定向稳定运转，通过不同大小的齿轮相互配合，最大限度的增加了传动比，保证了风扇的转速，从而达到除尘的目的。而板刷两侧的挡板设计，则进一步限制了使用过程中的扬尘问题，使黑板擦的防尘作用最大化。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种结构简单，防尘效果更好的机械式防尘黑板擦。

为实现上述发明目的，本实用新型采取的技术方案为：一种机械式防尘黑板擦，包括板刷 和黑板擦外壳，所述板刷上遍布缝隙，所述黑板擦外壳内设有隔板，所述板刷的两端分别设有第一大圆轮和第二大圆轮，所述第一大圆轮和所述第二大圆轮均固定在黑板擦外壳上；所述第一大圆轮和所述第二大圆轮的轮缘凸出所述板刷外侧，所述第一大圆轮和所述第二大圆轮上分别对应安装有带棘爪的第一小圆轮和带棘爪的第二小圆轮，所述第一小圆轮和所述第二小圆轮固定在隔板上，所述第一小圆轮与所述第一大圆轮的啮合方向与所述第二小圆轮与所述第二大圆轮的啮合方向相反；所述第一小圆轮同轴固定连接有第一锥齿轮，所述第二小圆轮同轴固定连接有第二锥齿轮，所述第一锥齿轮与第三锥齿轮啮合，所述第二锥齿轮与第四锥齿轮啮合，所述第三锥齿轮同轴固定连接有第一柱齿轮，所述第四锥齿轮同轴固定连接有第二柱齿轮，所述第一柱齿轮与第三柱齿轮啮合，所述第二柱齿轮与第四柱齿轮啮合；所述第三柱齿轮同轴固定连接有第五柱齿轮，所述第四柱齿轮同轴固定连接有第六柱齿轮，所述第五柱齿轮与所述第六柱齿轮同时与第一中间轮啮合，所述第一中间轮同轴连接有第二中间轮，所述第二中间轮两端同时与第七柱齿轮和第八柱齿轮啮合，所述第七柱齿轮上同轴连接有第一风扇，所述第八柱齿轮上同轴连接有第二风扇；所述第一风扇和所述第二风扇位于隔板下端正对所述板刷上的缝隙。

上述方案中，所述板刷的两端均开设有第一方形通孔和第二方形通孔，所述第一大圆轮的轮缘位于所述第一方形通孔内，所述第二大圆轮的轮缘位于所述第二方形通孔内。

上述方案中，所述板刷的另外两个面上均设有屋檐状挡板。

上述方案中，所述黑板擦外壳的两侧留有圆形透气孔。

上述方案中，所述黑板擦外壳内侧附着海绵。

上述方案中，所述第一柱齿轮与所述第三柱齿轮的中心线连线与水平线的夹角为21°；所述第二柱齿轮与所述第四柱齿轮的齿轮轴中心线连线与水平线之间夹角为21°。

本发明的有益效果：（1）完全使用黑板擦使用过程中与黑板间的摩擦力作为动力源，无需通电或更换电池，使用成本更低。（2）黑板擦内部结构成中心对称而非轴对称，保证了空间利用率，结构更加紧凑，传动比更高。（3）多级加速，最大限度保证风扇转速，保证吸力大小。（4）超越离合器的使用，保证其内部结构的定向转动，保证了实用效果。（5）板刷两侧的挡板设计，改善了使用过程中的扬尘现象，进一步优化了黑板擦除尘效果。

附图说明

图1为本发明装置的三维立体图。

图2为本发明装置内部传动系统原理图。

图3为本发明装置内部传动系统三维结构图。

图4为本发明装置的第一大圆轮与第一小圆轮之间啮合结构示意图。

图5为本发明装置的隔板、第一锥齿轮、第二锥齿轮及第一小圆轮、第二小圆轮之间位置结构图。

图6为本发明装置的俯视图。

图中：1.板刷；1-1.缝隙；1-2.第一方形通孔；1-3.第二方形通孔；1-4.屋檐状挡板；2.黑板擦外壳；3.隔板；4-1.第一大圆轮；4-2.第二大圆轮；5-1.第一小圆轮；5-2.第二小圆轮；6-1.第一锥齿轮；6-2.第二锥齿轮；6-3. 第三锥齿轮；6-4.第四锥齿轮；7-1.第一柱齿轮；7-2.第二柱齿轮；8-1.第三柱齿轮；8-2.第四柱齿轮；9-1.第五柱齿轮；9-2.第六柱齿轮；10-1.第一中间轮；10-2.第二中间轮；11-1.第七柱齿轮；11-2.第八柱齿轮；12-1.第一风扇；12-2.第二风扇。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的技术方案进行更详细的说明。

如图1至图5所示，本发明的机械式防尘黑板擦，包括板刷1 和黑板擦外壳2，所述板刷1上遍布缝隙1-1，所述黑板擦外壳2内设有隔板3，所述板刷1的两端均开设有第一方形通孔1-2和第二方形通孔1-3，所述第一大圆轮4-1的轮缘位于所述第一方形通孔1-2内，所述第二大圆轮4-2的轮缘位于所述第二方形通孔1-3内。所述第一大圆轮4-1和所述第二大圆轮4-2均固定在黑板擦外壳2上；所述第一大圆轮4-1和所述第二大圆轮4-2的轮缘凸出所述板刷1外侧，所述第一大圆轮4-1和所述第二大圆轮4-2上分别对应安装有带棘爪的第一小圆轮5-1和带棘爪的第二小圆轮5-2，所述第一小圆轮5-1和所述第二小圆轮5-2固定在隔板3上，所述第一小圆轮5-1同轴固定连接有第一锥齿轮6-1，所述第二小圆轮5-2同轴固定连接有第二锥齿轮6-2，所述第一锥齿轮6-1与第三锥齿轮6-3啮合，所述第二锥齿轮6-2与第四锥齿轮6-4啮合，所述第三锥齿轮6-3同轴固定连接有第一柱齿轮7-1，所述第四锥齿轮6-4同轴固定连接有第二柱齿轮7-2，所述第一柱齿轮7-1与第三柱齿轮8-1啮合，所述第二柱齿轮7-2与第四柱齿轮8-2啮合；所述第三柱齿轮8-1同轴固定连接有第五柱齿轮9-1，所述第四柱齿轮8-2同轴固定连接有第六柱齿轮9-2，所述第五柱齿轮9-1与所述第六柱齿轮9-2同时与第一中间轮10-1啮合，所述第一中间轮10-1同轴连接有第二中间轮10-2，所述第二中间轮10-2两端同时与第七柱齿轮11-1和第八柱齿轮11-2啮合，所述第七柱齿轮11-1上同轴连接有第一风扇12-1，所述第八柱齿轮11-2上同轴连接有第二风扇12-2；所述第一风扇12-1和所述第二风扇12-2位于隔板3下端正对所述板刷1上的缝隙1-1。优选的，所述板刷1的另外两个面上均设有屋檐状挡板1-4。所述黑板擦外壳2的两侧留有圆形透气孔。所述黑板擦外壳2内侧附着海绵。所述第一柱齿轮7-1与所述第三柱齿轮8-1的中心线连线与水平线的夹角为21°；所述第二柱齿轮7-2与所述第四柱齿轮8-2的齿轮轴中心线连线与水平线之间夹角为21°。

下面对本发明的技术方案的技术原理进行详细的解释和说明。

如图3所示，该黑板擦动力源为第一大圆轮4-1和第二大圆轮4-2，将使用过程中与黑板间的摩擦力转化为整个机构运转的动力。第一大圆轮4-1和第二大圆轮4-2内部凹陷处分别与一带棘爪的第一小圆轮5-1和带棘爪的第二小圆轮5-2相配合作为超越离合器，两者相互配合关系如图4所示，两对超越离合器反向配合。在黑板擦使用时单向单次移动过程中，第一大圆轮4-1和第二大圆轮4-2同向转动，而此时只有一对超越离合器处于啮合状态，大圆轮带动小圆轮同向转动为整个机构提供动力，另一对超越离合器大小圆轮反向转动，即大圆轮空转，不阻碍内部机构运转。当黑板擦反向移动时，两对超越离合器工作状态相互调换，依旧只有一对超越离合器处于啮合状态，且内部机构运转方向不变。同时，大小圆轮间采用内啮合而非同轴转动，最大限度的增大了两者间的传动比。图3所示，第一锥齿轮6-1与第三锥齿轮6-3、第二锥齿轮6-2与第四锥齿轮6-4为两对相互啮合的锥齿轮，将垂直方向的运动转换为水平方向的运动，不同大小的锥齿轮配合还起着增大传动比的作用。在转动传递到风扇过程中，采用了多对不同大小的直齿圆柱齿轮相互啮合配合传动，起着多级加速的作用，最大限度的保证了风扇的转动速度，保证了对粉尘吸力的大小。如图6所示，所述第一柱齿轮7-1与所述第三柱齿轮8-1的中心线连线与水平线的夹角为21°；所述第二柱齿轮7-2与所述第四柱齿轮8-2的齿轮轴中心线连线与水平线之间夹角为21°。经计算，黑板擦内部齿轮按此角度布置可以最大限度的利用其内部空间，保证其结构的紧凑性同时最大限度的利用空间增加传动比。

图3所示由于黑板擦外壳2内设置一个隔板3，能够将粉尘与上方传动机构隔离开来，一定程度上保证了传动环境，同时也对第一小圆轮5-1、第二小圆轮5-2起支撑作用。

图3所示的板刷1两端留有第一方形通孔1-2和第二方形通孔1-3，保证两个大圆轮与黑板的充分接触。板刷底板遍布缝隙1-1，保证粉尘能够被顺利吸入。板刷两侧设有屋檐状挡板1-4，能够在一定程度上减少使用过程中的扬尘现象。黑板擦外壳2两侧留有圆形透气孔，且内侧附着海绵。既保证了内部空气的流通性，同时海绵能够过滤粉尘，使吸收的粉尘不会再次吹到空气中。