自動吸塵清潔黑板擦設計畢業(yè)設計

XXXX技術學院畢業(yè)設計題目：自動吸塵清潔黑板擦設計系 部現(xiàn)代制造工程系專業(yè)名稱 模具設計與制造班 級 XXXXXXXX姓 名 XXXXXXXXXXXXXX扌指導教師XXXXXXXXXXXX2021年10月30日

自動吸塵清潔黑板擦設計摘要該設計要緊介紹自動吸塵清潔黑板擦的進展趨勢與整體設計;研究背景和方案的確信；整體運動部份的分析；伸縮架的設計；曲柄滑塊的設計；凸輪尺寸大小的設計；活動黑板擦的設計；電路部份的設計。依照設計計算相關數(shù)據(jù)，采納AutoCAD繪制零件圖和裝配圖，對要緊零件采納進行三維造型，并完成畢業(yè)設計說明書的編寫。關鍵詞：自動吸塵；清潔；黑板擦；設計目錄1緒論 1...研究背景 1研究的目的意義 1研究的目的 1..研究的意義 1..國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2電動黑板擦 2.吸塵黑板擦 3..集塵式黑板刷 3.自動吸塵黑板刷 3衛(wèi)生黑板 4本設計的內(nèi)容 42方案的確信 5 可行的幾種方案 5無塵黑板擦 5防塵黑板 6自清潔黑板 7 自動清潔黑板擦方案的選擇 7 所屬技術領域 7 背景技術 7發(fā)明內(nèi)容 7 小黑板擦的方案確信 8簡圖 8小黑板擦的結構及工作情形簡介 83自動吸塵清潔黑板擦的設計計算 10電機的選擇 10機構的設計 10材料的選擇 10TOC\o"1-5"\h\z菱形架幾何尺寸及自由度設計計算 10曲柄滑塊幾何尺寸及自由度設計計算 11曲柄滑塊的運動分析與力學計算 11凸輪機構的設計 15磨削圓周進給量計算 20滾筒的設計 21吸塵裝置的選擇 23電路操縱的設計 23硬件系統(tǒng)的設計 23最小系統(tǒng)設計 24無線收發(fā)模塊 24作品三維圖及實物圖 26\o"CurrentDocument"結論 27\o"CurrentDocument"致謝 28\o"CurrentDocument"參考文獻 29附錄 30附錄A 30附錄B 331緒論研究背景黑板從來是各級各類學校必備的教學工具，傳統(tǒng)黑板，人工擦拭效率低，粉塵污染嚴峻。粉筆，是傳播文化的工具，也是戕害軀體的毒品。多少靈魂的工程師因為反反復復的粉塵污染、吸進氣管而罹患痼疾，過早離開了講臺。盡管國家一直用補助金來彌補這種職業(yè)病對教師的危害，但生命是難以用金錢去補償?shù)?。坐在前排的學生，一樣受到粉塵的要挾。同時大量粉塵也阻礙了電腦等多媒體教學設備的利用壽命，這是科學界長期無法攻克的難關。從所謂無塵粉筆、微塵粉筆到新型黑板的研制，無不滲透著一種深深的人文關切和無奈……最新專利產(chǎn)品自動無塵黑板擦給那個世紀難題提交了完美答卷，自動黑板擦的產(chǎn)生專門好的解決了上述問題，它自動擦拭無污染，外觀設計優(yōu)美，利用方便快捷，更適合多媒體教學的需要。每當輕輕走過教師的窗前，希望看到的再也不是倦怠的臉龐。研究的目的意義研究的目的眾所周知，黑板是日常學習中必不可少的一樣教具，而黑板擦是與黑板如影隨形的另一樣教具。不管是從小學仍是到大學，教室里都會利用到黑板和黑板擦,而一樣平常利用的人工黑板擦不但要使勁、費時，還有粉塵污染空氣的缺點。每當下課了擦完黑板的時候教室里就粉塵飛揚，阻礙了下堂課的教學。如此，不僅危害了教師和學生的健康，同時也給教學帶來專門大的不便，有時候教師在上面講課，拿黑板擦轉身擦黑板的時候，學生可能會伺機在下面拆臺，因此擾亂課堂秩序，阻礙了教學質(zhì)量。因此，就有自動黑板擦的誕生。為了解決教學工作中的困難和人工黑板擦給教師和同窗帶來的不便，如此一種自動黑板擦的生產(chǎn)將是教育行業(yè)的一大福音。研究的意義空氣中的粉塵對人類健康的要挾是一個全世界性的問題，空氣中的粉塵進入人的呼吸道會引發(fā)各類疾病，給青青年們制造一個無塵的學習環(huán)境尤其迫切。學校教室粉塵產(chǎn)生的緣故，專門大一部份是由于用人工擦黑板。很多改良黑板的方法應用而生，可是這些設計方案或是不能從全然上解決問題，或是本錢太高，從而是這些設計方案在現(xiàn)行的生活中不能普及。為此，設計了一種無塵自動擦黑板機構，該機構能夠?qū)崿F(xiàn)自動擦黑板，而且能避免粉塵擴散，具有良好的應用前景。粉筆灰是傳統(tǒng)黑板一黑板擦一粉筆構架中普遍存在的問題，統(tǒng)計分析說明粉筆粉塵的90%來源于黑板擦的積存粉塵的飛揚與黑板擦清灰進程的粉塵飛揚，黑板擦在清除黑板進程中摩擦起塵僅占10%。因此，清除積存在黑板擦上的粉塵具有現(xiàn)實意義。最近推出的白板一白板擦一白板筆構架盡管能夠回避這一問題，可是利用本錢高，對傳統(tǒng)黑板一黑板擦一粉筆構架的替換所需的投入大。目前在我國絕大多數(shù)場合的應用條件還不成熟，我國的教育系統(tǒng)仍要緊采納傳統(tǒng)黑板一黑板擦一粉筆構架模式。近二十年來，我國科技工作者對傳統(tǒng)黑板一黑板擦一粉筆購架及其組成中的黑板、黑板擦亦試圖做較多的改良顯現(xiàn)了假設干假想和設計，如無塵粉筆、無塵黑板、電動黑板擦等，有些設計乃至已成為商品。但是，直到目前尚未一項設計或產(chǎn)品真正普及開來，要緊問題在于有效性差，應用成效不佳等。粉筆塵埃阻礙了教育系統(tǒng)廣大師生的身心健康，以阻礙了利用處合的公共環(huán)境衛(wèi)生。國內(nèi)外研究現(xiàn)狀電動黑板擦黑板板體上下邊緣各設有一組鏈輪鏈條組，兩組鏈輪鏈條組各有一個鏈輪連接，有可驅(qū)動其傳動的電機。電動清潔黑板，在板面頂邊安裝電機，電機轉軸橫向架設在板面頂邊，緊貼板面在其底邊安裝橫板狀清潔器。一種完全清潔黑板的黑板擦，將條形黑板擦來回滑動，由于磁鐵的作用使黑板擦的擦毛緊貼黑板，從而完全清潔正面黑板。一種自動清潔黑板，在黑板被自動粉擦清潔的進程中向下關閉，在教師講課的時候向上打開。兩個清潔器別離固定于黑板雙側，在黑板清潔的的進程中進行空氣清潔。全自動清潔黑板擦，擦板的下表面有氈絨，在擦板下表面周圍設有滾輪，擦板中間設有吸塵層，在吸塵層上方還有電池倉，該電池層通過觸摸按鈕與電路動力裝置連接。帶腕套的黑板刷，由黑板刷和腕套組成的帶腕套的黑板刷，在黑板刷的背部設置一腕套。新型電動黑板裝置只要打開開關就能夠夠擦字，利用平安，無污染，用電少，壽命長。吸塵黑板擦擦黑板時能夠?qū)⒎酃P屑吸收，幸免飄塵，污染環(huán)境。吸塵粉筆擦，小型吸塵器主體的吸塵口處安裝有毛刷。小型吸塵器主體頂部設置有除塵口，擦黑板的同時將粉筆塵吸收，幸免粉筆塵污染環(huán)境。板擦體下部固定設置海綿體，板擦體側面設置刷子，板擦體上部設置防滑條，刷子能夠?qū)⒎酃P灰全數(shù)刷掉。軟皮背擦拭自動清潔黑板，用軟面皮做成書寫面套，下襯鐵皮托板，取代傳統(tǒng)黑板的硬質(zhì)板面，面套可前后轉動循環(huán)書寫利用。全自動黑板擦黑板擦是用四個電動機作動力，其中兩個電動機裝在一個與黑板一樣大的框架上，另外兩個電動機使一排軟毯做圓周運動。彈性黑板擦，能夠?qū)⒑诎宀晾锏姆酃P灰輕松弄掉。無塵黑板擦，利用物理中的大氣壓的原理和杠桿原理，充分地吸收擦黑板時產(chǎn)生的塵埃。健康黑板擦，安裝于黑板左側，外形類似磁卡，用完放回除塵完全，免清除，粉塵隨氣體直接排出室外，無二次污染。集塵式黑板刷在擦干凈黑板的同時又能將粉筆灰搜集起來，和一般的黑板刷利用方式相同，集塵式黑板擦，本技術簡單合理，擦、吸、慮、排一氣完成，設計了最合理的適用于不同粗糙的黑板和帶孔的毛刷擦板，鍍膜粉筆，本產(chǎn)品不脫粉，耐潮濕。新型電動無粉塵黑板，用電源操縱，完成工作后，粉塵能被搜集到底部的小盒內(nèi)，利用電動和電磁感應原理。自動吸塵黑板刷吸塵黑板擦，利用高速電機旋轉產(chǎn)生的真空將粉筆灰吸進，濾去粉塵，然后排出干凈的空氣。自動吸塵黑板刷，利用進程中，利用電能做動力，既擦拭了粉塵，又減輕了利用者的勞動強度，同時還將所擦落的粉塵自動吸入粉塵搜集袋中，不是粉塵在室內(nèi)飛揚，從而保證了室內(nèi)空氣的清潔。電動吸塵黑板擦，在擦黑板時，不但能使黑板表面清潔，還能把所有被接觸的塵灰吸進機內(nèi)，幸免塵灰再次污染，從而起到愛惜工作環(huán)境的作用。自動吸塵黑板擦，利歷時動力傳動黑板擦擦體在導軌引導下做緊貼黑板的橫向運動，擦體雙側的擦條同時做上下運動，將黑板上的粉筆筆跡擦去。集塵式快速清潔黑板刷，長度和黑板的高度一樣，寬略比一樣的黑板刷寬幾厘米，掛在黑板上，可自由滑動，集塵一次性把黑板上的粉筆灰擦干凈。防塵清潔黑板，由黑板一塊、有小孔的鋁合金擋板、一個裝粉筆的長方形槽、兩個鋁合金扣組成。衛(wèi)生黑板利歷時把粉筆安插在粉筆槽內(nèi)，為師生利用提供便利，板面底邊的粉筆槽可搜集師生在板面書寫粉筆字所掉落的粉筆灰。具有粉筆灰搜集裝置的組合式黑板，包括黑板外框，固定板面A，固定板面B,活動板面和集塵裝置等。便于攜帶提取粉筆的黑板擦，盒體的下部裝有刷體，盒體上部有一盒蓋，盒蓋和盒體一邊鉸鏈連接，盒體和盒蓋的另一邊接觸邊別離都裝有磁鐵。自動清潔黑板，有板面接灰槽，接灰槽安裝在板面下方，板面上端設置儲水管，儲水管下部安裝指向板面的噴嘴，板面雙側安裝可擺動的清潔刷。本設計的內(nèi)容自動清潔黑板擦選用電動機來驅(qū)動。電機軸與曲柄滑塊中的曲柄相連，而曲柄滑塊中的滑塊一端與菱形架的三角頂端相連，然后菱形架機構的另一端與黑板擦相連。黑板擦固定在黑板上下的兩滑道上面，能夠進行左右滑動，利用菱形架的伸縮性來實現(xiàn)黑板擦在黑板面的左右移動，清除黑板面擦拭的死角。當擦完黑板，黑板擦是停留在最左側的，當需要擦拭時，再讓它做進給運動。黑板擦的周圍是密封圈，同時還在黑板正面裝有吸塵的扇葉，在黑板擦的右下邊有一個總的出口，用來把粉塵吸到積塵盒里面，當積塵盒滿了再把它打開倒掉里面的粉塵。2方案的確信可行的幾種方案無塵黑板擦此刻學校普遍利用的黑板擦，結構十分簡單，僅有擦去黑板上粉筆字的單一功能。這種黑板擦帶來的結果是粉筆灰在教室內(nèi)四處飛揚，造成教室內(nèi)環(huán)境污染,給教師和學生帶來諸多不便。無塵黑板擦確實是針對這一問題，提供一種可避免粉筆灰四處飛揚的無塵黑板擦。無塵黑板擦采納如下技術方案：該黑板擦包括接粉盒，其結構要點是接粉盒的支架上設置有黑板擦，黑板擦的正面設置在接粉盒內(nèi)；黑板擦的正面為海綿體,海綿體的中間具有凹槽，黑板擦的反面為把手，設置在接粉盒外。無塵黑板擦的有利成效黑板擦的正面為海綿體，而且海綿體的中間具有凹槽，在黑板擦擦黑板的進程中，粉塵為海綿體吸收，還可存在凹槽中；另外，用后的黑板擦可存在接粉盒內(nèi)，幸免了粉筆的粉塵四處飛揚。圖2-1是本黑板擦的結構示用意。圖2-1黑板擦的結構示用意具體實施方式：黑板擦包括接粉盒1,接粉盒的支架2上設置有黑板擦4,黑板擦4的正面，設置在接粉盒1內(nèi)；黑板擦4的正面為海綿體6，海綿體中間具有凹槽5；黑板擦4的反面為把手3,設置在接粉盒1外。利歷時，把手3從接粉盒1拿取黑板擦4后，擦黑板上的文字；粉筆的粉塵為海綿體吸收，同時也落于凹槽5內(nèi)；擦完黑板后，黑板擦4置于接粉盒1上,輕輕敲動黑板擦4,粉筆的粉塵就會落到接粉盒1內(nèi)。防塵黑板這種黑板擦不但能將黑板清潔干凈，專門是避免了擦黑板進程中粉塵飛揚到愛惜教師及學生健康的目的。該黑板擦的目的是通過下述技術方案達到的。其結構要點是：它是由一組帶有軌道的邊框，一個滑輪支架和活動黑板擦所組成。上下邊框設有軌道，左側框可拆卸，右邊框設有帶閥門的矩形方框，矩形方框的上表面鉆有許多小孔，活動黑板擦設有兩塊，右邊黑板擦主若是擦的作用，左側黑板擦要緊起吸水作用，中間設有隔板，避免沖洗時水沖到左側黑板擦上，活動黑板擦裝在滑輪支架上，滑輪支架裝在軌道之間。該黑板擦具體實施時，滑輪支架靠滑輪兩邊設有的平行通道。右邊框設有一個排污孔，及帶閥門的進水孔。該黑板擦與現(xiàn)有技術產(chǎn)品相較，它通過固定墻上的軌道與裝在滑輪支架上的活動黑板擦相結合，滑輪支架在軌道上移動時，使黑板擦上海綿與黑板相摩擦,擦去黑板上的粉筆字。當移動至最右端時，開啟進水閥門以清除黑板擦上的粉灰。它克服了現(xiàn)有黑板擦在擦黑板時留有痕跡，且擦的進程中粉塵飛揚，阻礙教師與學生的軀體健康，具有利用方便，可拆卸，自動清潔，黑板清潔完全，無粉塵飛揚，是現(xiàn)有黑板擦的更新?lián)Q代產(chǎn)品。對該黑板擦的幾點說明：（1） 活動黑板擦兩邊之桿之間距離與滑輪支架的平穩(wěn)通道之間的距離相一致；（2） 活動支架輪上下之間的距離與上下邊框軌道之間的距離要求配合好，避免過松及過緊；（3） 右邊框表面與黑板面在同一面上，清潔空間的寬度與右邊黑板擦到滑輪支架右框之間的距離相一致，以使右黑板擦能進入清潔空間里；（4） 安裝時邊框之間的連接部位，和與墻面連接處，要進行防漏處置，以防污水流出；（5） 活動黑板與滑輪支架，從左向右移動時，活動黑板擦左側與滑輪支架左側在不碰撞的情形下，距離應盡可能的小，同時，從右向左移動時，滑動黑板右邊框與滑輪支架的右邊框在不碰撞的情形下距離應盡可能的??；（6） 滑輪支架及活動黑板擦在移動的進程中，滑動支架，活動黑板擦非海綿部份不得與黑板接觸、摩擦，只能是黑板擦上的海綿與黑板接觸摩擦，以防黑板劃傷；活動黑板擦海綿的大小比所裝位置的空間要大，如此是為了讓海綿緊固在上面，而且一部份海綿能留在外面。自清潔黑板自動清潔黑板擦選用電動機來驅(qū)動。電機軸與曲柄滑塊中的曲柄相連，而曲柄滑塊中的滑塊一端與菱形架的三角頂端相連，然后菱形架機構的另一端與黑板擦相連。黑板擦固定在黑板上下的兩滑道上面，能夠進行左右滑動，利用菱形架的伸縮性來實現(xiàn)黑板擦在黑板面的左右移動，清除黑板面擦拭的死角。當擦完黑板，黑板擦是停留在最左側的，當需要擦拭時，再讓它做進給運動。黑板擦的周圍是密封圈，同時還在黑板正面裝有吸塵的扇葉。在黑板擦的右下邊有一個總的出口，用來把粉塵吸到積塵盒里面，當積塵盒滿了再把它打開倒掉里面的粉塵。自動清潔黑板擦方案的選擇所屬技術領域本黑板擦是一種新型設計的有效裝置，尤其是能在擦完黑板后避免粉塵四處飛揚。背景技術國內(nèi)外普遍采納手工擦黑板的方式，由于人工擦黑板的技術有限，擦完的黑板也達不到預期的成效，而且每次擦完黑板教室里都粉塵處處飛揚,也確實是說,手工擦黑板擦一次就污染教師環(huán)境一次，而且勞動強度比較大，如此掉隊的擦黑板方式和手腕難以知足我國的教育事業(yè)進展的需要。發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有傳統(tǒng)手工擦黑板方式擦黑板的質(zhì)量和勞動強度大的不足，本有效新型提供一種自動清潔黑板擦，該設備不僅能擦干凈黑板，避免粉塵飛揚，而且大大減輕利用者的勞動強度，提高效率。本有效新型設備解決其技術問題所采納的技術方案是：自動清潔黑板擦選用電動機來驅(qū)動。電機軸與曲柄滑塊中的曲柄相連，而曲柄滑塊中的滑塊一端與菱形架的三角頂端相連，然后菱形架機構的另一端與黑板擦相連。黑板擦固定在黑板上下的兩滑道上面，能夠進行左右滑動，利用菱形架的伸縮性來實現(xiàn)黑板擦在黑板面的左右移動，清除黑板面擦拭的死角。當擦完黑板，黑板擦是停留在最左側的，當需要擦拭時，再讓它做進給運動。黑板擦的周圍是密封圈，同時還在黑板正面裝有吸塵的扇葉，在黑板擦的右下邊有一個總的出口，用來把粉塵吸到積塵盒里面，當積塵盒滿了再把它打開倒掉里面的粉塵。本有效新型的有利成效是，在擦黑板的進程中完成清潔和和防塵的作用，擦干凈黑板的同時，減輕利用者的勞動強度，提高效率，整機結構簡單。下面結合原理圖2-2對本有效新型進一步說明。在黑板一端固定一個電機，通過曲柄搖桿機構連接到菱形架一端，電機帶動菱形架伸縮，進而實現(xiàn)黑板擦在豎直面上的往復擦拭。圖2-2最終方案原理圖小黑板擦的方案確信簡圖依照上述計算所得，決定選用12V500轉直流減速，同時配用加厚磁鐵行星減速箱電機和直徑為的毛刷，其實物圖見圖2-3，圖2-4。小黑板擦的結構及工作情形簡介小黑板擦的結構是大黑板擦的其中一個，使毛刷和小電動機的軸連在一路,當電機轉動時，毛刷隨著轉動，從而與黑板面接觸進行擦除黑板筆跡的功能，小黑板擦的周圍也是帶密封裝置的，它也能夠避免在擦黑板時粉筆灰四處飛揚。

圖2-3圖2-3減速電機實物圖圖2-4毛刷實物圖3自動吸塵清潔黑板擦的設計計算電機的選擇經(jīng)實驗作用在黑板面上的應力。=118.52兒，那么它所需要的壓力8=64=118.52x0.45x0.375=202，所需電動機的輸出功率為P=0.6項那么電動機所需功率為尸=2=06=0.67晶，查機械設計經(jīng)常使用元器件手冊695d? 0.9頁表4-1,選用Y802-4電動機，功率P=0.75kw,轉速n=1390匚min。機構的設計材料的選擇本黑板擦所需的機架桿件是由長和寬別離為20mmx5mm鋁材方形鋁條加工而成，理論質(zhì)量為m，其密度小，重量輕，密度僅為cm3,除擁有良好的塑性及加工性能外，還擁有良好的力學性能、可回收性、和較高的耐磨性，能經(jīng)受機構變形時所產(chǎn)生的壓力。菱形架幾何尺寸及自由度設計計算要緊組成部份是由八根長為320mm的鋁條和兩根長為170mm的鋁條組裝而成，如圖3-1，依照自由度的計算公式：F=3n-2P-P (3-1)1 LH其自由度計算為：F=3x13-2x(16+3)-0=39-38=11圖3-1菱形架機構機構示用意曲柄滑塊幾何尺寸及自由度設計計算曲柄滑塊機構的設計是依照已知條件來確信機構各構件的尺寸，其能夠歸納為兩種大體類型。

實現(xiàn)給定的運動規(guī)律，實現(xiàn)給定的運動軌跡。依照曲柄滑塊機構的這兩種大體特性，再聯(lián)系所需要的運動機構的運動軌跡，利用曲柄滑塊機構的運動確信性，帶動菱形架的一個點為動點對菱形架的伸縮進行操縱，從而實現(xiàn)黑板擦隨菱形架的伸縮帶動黑板擦對黑板面的筆跡進行擦拭。設計的該曲柄滑塊機構由曲柄70mm和連桿200mm兩根材料相同的鋁條和一個滑塊，加以用活動釵鏈組成。從而連接成一個曲柄滑塊機構，如圖3-2。依照自由度的計算公式：(3-2)F=3n-2P-P(3-2)1 LH其自由度計算為:圖3-2曲柄滑塊機構示用意曲柄滑塊的運動分析與力學計算圖3-3曲柄滑塊機(1)對心曲構運動分析由圖圖3-3曲柄滑塊機(1)對心曲構運動分析由圖任意時刻滑塊運行距:構運動示用柄滑塊機3-3,可得S=R+L-Rcos偵一Lcos€=R(1一cosa)+L(1一cos€)且Lsin€=Rsina因此sin€=sin€=RsinaLsina因此cos€="1-sin2€=勾1一…2sin2a1sin2a=一(1-cos2a)2因此cos€=1-4…2(1-cos2a)因此有滑塊運行距離:S=R(1-cosa)+LL…2(1-cos2a)4R(1-cosa)+4……(1-cos2a)R4R(1-cosa)+丄人(1-cos2a)4滑塊速度V為:dSdSda- 1 -V=-一=3Rsina+_人?2sin2adtdadt4=3Rsina+J.…sin2a=-3Rsin3t+——sin23t2< 2L滑塊加速度為:dV dVdadV dVdaa= = dt dadt32R(cosa+…cos2a)=32R(cosm+ cosm)_L經(jīng)實驗求滑塊的最大行程，那么取(1=180,已知R=6cm,L=12cm,代入數(shù)據(jù)得Smax=12cm通過求解以上優(yōu)化問題即可取得amin=30m/s2那么產(chǎn)生的最小力為F=m-amin=1x30=30N而黑板擦所需拉力 Ft=25N因此 F>Ft知足所需條件(2)曲軸扭矩理論計算對曲柄滑塊機構做受力分析，在任一時刻滑塊、壓桿受力情形如圖3-4所/示O圖3-4滑塊、壓桿受力圖對滑塊做力平穩(wěn)分析有：曲柄處轉矩為M=P-m1 AB1其中力臂m=Rsin(a+€)i

sin(€+,)=sin€cos,+cos€sin,=sina氣，1-X2sin2a+人sinacosa?(sina+?sin2a)(3)曲柄滑塊動力學特性圖3-5為曲柄滑塊機構的受力分析示用意。圖3-5曲柄滑塊機構受力分析示用意從曲柄r傳到連桿l上的力P與滑塊發(fā)出的壓力P之間，存在如下關系:Pcos屮=pc圖3-5曲柄滑塊機構受力分析示用意從曲柄r傳到連桿l上的力P與滑塊發(fā)出的壓力P之間，存在如下關系:Pcos屮=pc曲柄頸A處，沿半徑方向的力p和p的關系:r cP=pcos?+中)rc將上兩式聯(lián)立，可取得：(3-3)(3-4)p=pcos。+中)/cos中r(3-5)曲柄頸沿r方向經(jīng)受與p力大小相等的壓力。曲柄頸沿圓周方向所受切線r力P與半徑r的乘積，確實是轉矩ToT=pxrT(3-6)依照圖3-5可知:p=psin(^+6)T c將(3-3)、(3-6)式代入(3-7)式，那么(3-7)T=psin(0+里)/cos里*r(3-8)從上式求出P:(3-9)p=Tcoscp/sin(0+cp)*1/r(3-9)一樣曲柄連桿機構l>4r,因此，可將1看成比r大很多，即l?r,這時，cp角趨近于零。那么上式能夠?qū)懗桑?3-10)p=T/(rsinO)(3-10)按平面幾何圓部份的勾股定理，能夠?qū)С鰏in0 —（r—S）2/尸=￡‘2e一。2/尸，將（3-10）代入式中，那么得：p=Tl（s<2r/s—1） （3-11）凸輪機構的設計選用盤形凸輪的材料采納40Cr鋼（經(jīng)表面淬火，硬度為40?45HRC）,用凸輪的遠程和近程所運動的距離不同來來操縱毛刷與黑板面的接觸與分離，以便能夠?qū)崿F(xiàn)部份擦除和整體擦除的功能。三維造型圖如圖3-6所示。圖3-6圖3-6凸輪結構三維圖（1）凸輪升程數(shù)據(jù)從動件半徑（mm）：設定從動件半徑，用來輪廓計算和測定；凸輪基圓直徑（mm）：設定凸輪基圓直徑，能夠用此數(shù)據(jù)微調(diào)凸輪尺寸,因為沒有凸輪的長徑尺寸；角度升程值（mm/deg）：以凸輪極點轉180為0，只輸入有增量的兩個角度之間（90?270）的增量數(shù)據(jù)，每隔1進行設定（機內(nèi)密化系統(tǒng)），最后制成升程表，見表3-1。

表3-1凸輪軸凸輪升程表PPP04182142832438434485445865468764788748898499095091105192115293125394135495145596155697165798175899185910019601012061102216210322632364246525662667276828692970307131723273337434753576 由于在升程段廓形圓形滾珠與廓形的切點D1,D2都不在滾珠與凸輪的連心線上，而磨床砂輪必需磨出D1,D2點來，它的半徑又遠遠大于滾珠半徑，因此必需通過計算得出凸輪廓形（D1，D2）坐標，再換算成砂輪中心的坐標，作為

磨床砂輪橫向進給的依據(jù)。(2)包絡線理論假想凸輪不轉，滾柱回繞凸輪旋轉，那么滾柱外形形成一個圓的曲線族，凸輪廓形實際是它的內(nèi)包絡線。如圖3-7,以H表示滾柱與凸輪軸心距，那么H=f(cp),以f為滾柱半徑，那么圓的一樣方程為：R(X-Hcos(p)2+(y-Hsin(p)2=R2 (3-12)r因為H也是cp的函數(shù)，此式可寫成隱函數(shù)形式f(x,y,cp)=0,那個地址cp為參變量，改變cp值可得不同的方程式。圖3-7凸輪廓形圖曲線族中的各點斜率，據(jù)微分學，可寫成：— d何?"世丿還能夠進一步寫作：\o"CurrentDocument"圖3-7凸輪廓形圖曲線族中的各點斜率，據(jù)微分學，可寫成：— d何?"世丿還能夠進一步寫作：\o"CurrentDocument"dfd dfd丄.+丄 =0\o"CurrentDocument"dxd dyd€ €(3-13)(3-14)包絡線既與曲線族相切，其上各點應與曲線族上各切點斜率相等，故也應知足公式(3-14)。曲線族方程f(x,y，€)=0的全微分為:df=f+f+攵d=0

dxx dyy€(3-15)艮即 ^-d,^-d,堂d€0 (3-16)dxxdyy合中屮包絡線上各點既是曲線族里的點，其斜率又應知足公式(3-14),將(3-14)、(3-15)式聯(lián)立，可得： —€0 (3-17)即包絡線方程，解此式得出以中表示得x、y值，即包絡線上的各點坐標。(3)凸輪廓形坐標滾柱曲線族方程的隱函數(shù)形式(X-Hcos甲)2,(K一Hsin甲)2一R2=0r將此式對中微分后使x=Hcos^±—x=Hcos^±—(3-18) ( d)Hsin中一冒h-cos中 ~d Hcos(p,-h-sin中Id 丿dd.TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"( d ) ?-H-sin中一-h-cos中,H?—h" d …\ (p 丿H-cos中, <sin中由于求曲線族的內(nèi)包絡線，故式(3-18)中正負號應取負號。計算中微分4以差分代替，即表列函數(shù)中假設H對應于中，那么取d nndH一Hn,1 n一1平一平n,1 n-1表3-2為C語言編程計算凸輪軸y、y兩面的坐標值為H、。值。1 2 cc表3-2凸輪的H、。值ccY1HHY2HH（4）砂輪的中心坐標在廓形磨削中砂輪也可想象為繞凸輪旋轉，磨削點即為滾輪于廓形的切點D,如圖3-8，以C表示砂輪中心，Rc為砂輪半徑，那么只要求出砂輪中心的極坐標Hc=f（中），既可作為數(shù)控磨床的橫進給數(shù)據(jù)。由式（3-18）幾何關系可導出:X=X+丄-(H-cos甲—X)CDR DF(3-19)Y=Y+H-sin甲一Y)CDR DF1H=(X2+Y2)2CCC(Y甲=arctan-c-C\X、C(3-20)(3-21)(3-22)查表3-2,取R=125,CR=5,計算得出凸輪的H、9值。為了便于數(shù)控F CC編程，H、9的數(shù)值通過圓整、插補使角度為距離1°的整數(shù)值。CCTk圖3-8廓形磨削示用意磨削圓周進給量計算如圖3-7、圖3-8所示，當磨削中凸輪以勻速旋轉時，磨削點D沿廓形移動dd 的孤長式轉變的，以S表示孤長，那么當上不變時，i有專門大的轉變，造d dt t成工件轉一圈中法向磨削力和磨削熱都在轉變，這必然使工件彈性變量不一致而阻礙廓形誤差，并容易在A專門大處發(fā)生燒傷，現(xiàn)代磨床工件主軸采納交流變dt頻傳動，完全能夠做到使工件在一轉中轉速不均勻，成心在其式大的部份使工件轉速變慢，從而減少磨削力不均勻程度以幸免燒傷和廓形誤差。故第一應計算假

設干工件勻速旋轉，d沿圓周轉變規(guī)律。dt圖3-8中D點極坐標為R、€，那么有DD1R,(X2+Y2)2

D DD€,arctanD€,arctanD-D-lXDddd

d.才€d tdd―sOC s-ddt€*Ddd―sOC s-ddt€*D2+RD若方二常數(shù)，即工件均速轉動,t依照微分學可得:d_ s—,d€d仍如上文，以差分代替微分，即假例對應R，取TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"D Dn ndR R/'一RD—D(n+1丿 D(n—1)d€ € “€DD(n+1) D(n—1)即可計算各點丄，編程后計算得出數(shù)據(jù)如表3-3。d€D滾筒的設計選用毛毯式長400mm直徑30mm的滾筒，在滾筒中間穿插一根總長800mm且直徑為2mm的鋼絲做成所需形狀，需要彎曲成形。將其固定于黑板擦平板的兩頭，再將滾筒固定在小電機固定平板上，在電機和彈簧的帶動下，使?jié)L筒和毛刷與黑板面一路彼此分離、接觸。其工作原理與黑板擦除裝置極為類似。如圖3-9所示。圖3-9清潔裝置表3-3凸輪圓周進給量數(shù)據(jù)表Y1Y2djd€s nd/d€s nd/d€s' ndid€s' n231231332332433433534534635635736736837837938938103910391140114012411241134213421443144315441544164516451746174618471847194819482049204921502152225122532352235424532455255425562655265727562758吸塵裝置的選擇在黑板擦的擦除與吸附裝置的選擇中，采納了在每一個小黑板擦板塊的正面

等距閃的安裝帶有電動機的毛刷，如圖3-10,并在毛刷的正面背部安裝帶有風扇的吸塵裝置，如圖3-11,使其粉筆灰能夠在風力的帶動下，從而進行塵埃的吸附與搜集。圖3-10粉塵擦除裝置圖圖3-10粉塵擦除裝置圖3-11粉塵吸附搜集裝置電路操縱的設計硬件系統(tǒng)的設計全自動吸塵清洗黑板擦的硬件部份由核心操縱器（單片機AT89S52）、電源模塊、驅(qū)動模塊和無線遙控收發(fā)模塊組成。硬件結構示用意如圖3-12所示。電源模塊無攜收發(fā)模塊ATS屛記電機驅(qū)動模注無攜收發(fā)模塊ATS屛記電機驅(qū)動模注圖3-12硬件結構圖最小系統(tǒng)設計本作品操縱系統(tǒng)要緊以AT89S52單片機為操縱核心，加以直流減速電機、無線收發(fā)模塊、電機驅(qū)動模塊、電源電路及其他電路組成，來實現(xiàn)操縱全自動。它具有本錢低，操縱靠得住簡單等優(yōu)勢。AT89S52單片機最小系統(tǒng)圖如圖3-13

所示。圖3-13AT89S52單片機小系統(tǒng)圖無線收發(fā)模塊無線數(shù)據(jù)傳輸被普遍應用在車輛監(jiān)控、遙控、遙測、小型無線網(wǎng)絡、無線數(shù)據(jù)通信、機械人操縱、數(shù)字音頻、數(shù)字圖像的傳輸?shù)阮I域中。所利用的無線收發(fā)模塊具有同意靈敏度高，用示波器觀看輸出波形干凈，抗干擾能力強等特點。為保證系統(tǒng)運行穩(wěn)固，采納芯片SC2262,PT2272進行數(shù)據(jù)編解碼。SC2262是PT2272與配對利用的一塊遙控解碼專用集成電路，采納CMOS工藝制造，它最大擁有12為的三態(tài)地址管腳，可支持多達531441個地址的編碼。因此極大地減少了碼的沖突和非法對編碼進行掃描以使之匹配的可能性。AT89S52單片機：要緊完成待發(fā)數(shù)據(jù)的組織與處置，向SC2262、PT2272模塊發(fā)送數(shù)據(jù)信號。(1)SC2262發(fā)射器電路設計如圖3-14所示。圖3.14SC2262發(fā)射器電路設計圖(2)PT2272接收器電路設計如圖3-15所示。二U4vetT~n3GKDVecData315MvccVCC1M V?Al VTA2 OSC1A3 OSC2A4 DJKas mAfi D]A7 D2Vh D3]yi2]734&住1514——_I—■—i—— ——-13■K12IE丄，51SB■1—■C1—C2—91J—R? —I-——§g-：F,1?122'J31—1:匚丄1vet1514］聽9c1gRI11*1CKn11 c2I17I[5?rP10TPUTP12P13P14P15P16P17EAliTINTIINTOT1TO圖3-15PT2272接收器電路設計模塊的要緊技術參數(shù)：第1章、工作頻率：315M第2章、工作電壓：DC5V第3章、工作電流：3mA第4章、工作原理：超再生第5章、調(diào)制方式：ASK第6章、編碼芯片：SC2272(PT2272、PT2294),芯片兼容第7章、靈敏度：優(yōu)于-105dBm(50)第8章、輸出信息：互鎖(L)或非鎖(M)或自鎖(T)第9章、遙控距離：20-100米以上(此距離為配套不同發(fā)射器的開闊地實測距離)模塊的引腳功能，接收模塊的七個引腳別離為D3、D2、DI、DO、GND、VT、VCC,其中VCC為DC5V的供電端，GND為接地端，VT端為解碼有效輸出端，只要發(fā)射器的數(shù)據(jù)碼有輸出，VT都能同步輸出高電平；D3、D2、D1、DO是2262解碼芯片的四位數(shù)據(jù)輸出端，有信號時能輸出5V左右的高電平，驅(qū)動電流約2mA,與發(fā)射器的四位數(shù)據(jù)輸出一一對應。接收模塊不焊天線也能接收信號，為提高接收靈敏度，能夠用一根長度約為20厘米的軟導線直接焊接到天線孔處。作品三維圖及實物圖作品三維圖如圖3-16所示。作品實物圖如圖3-17所示:圖3-16作品三維圖圖圖3-16作品三維圖圖3-17作品實物圖結論綜上所述，該設計要緊介紹了自動清潔黑板擦的進展趨勢與整體設計；研究背景和方案的確信；整體運動部份的分析；伸縮架的設計；曲柄滑塊的設計；凸輪尺寸大小的設計；活動黑板擦的設計；電路部份的設計。依照設計計算相關數(shù)據(jù)，采納AutoCAD繪制零件圖和裝配圖，對要緊零件采納進行三維造型，并完成畢業(yè)設計說明書的編寫。在本次畢業(yè)設計的進程中，我在設計與畫圖方面碰到了一些問題，但通過教師和同窗的指導幫忙，再加上自身不懈的盡力，問題取得了及時解決。期間，我大量閱讀了各類技術資料及手冊，不僅認真探討了機械設計領域的各類問題，而且對零件進行了全面的分析。因此，本次設計不僅加深了自己對專業(yè)所學知識的明白得和熟悉，而且也拓寬了自己的知識面。另外，本次設計在畫圖進程中，利用了AutoCAD、等二維和三維畫圖軟件，這些都不同程度地使我學到了更多的知識，進一步充實自己。這次的畢業(yè)設計不僅是對自己大學三年學業(yè)功效的考核，也是在工作之前對自身的一次全面、綜合型的測試。這為爾后的工作做好了鋪墊和奠定了必然的基礎。致謝本次畢業(yè)設計的完成，第一要感激我的指導教師李恩田教師，在畢業(yè)設計裝配圖及其說明書的編制進程中，給予了精心的指導，提出了寶貴的專業(yè)意見；再次要感激曾經(jīng)教過我的郭容、劉光虎、唐