自动吸尘清洁黑板擦设计_毕业设计
吸尘黑板檫的设计
吸尘黑板檫的设计作者：冯柔范姝王炜霞唐周来源：《魅力中国》2018年第16期摘要：本课题以吸尘黑板檫为研究对象，从黑板檫的安全性、环保性、方便性等方面来进行设计。
吸尘黑板檫主要由黑板檫和吸尘电机相结合，在使用时，按动开关启动吸尘电机，然后在上下檫黑板时，粉尘就通过吸尘电动机进入黑板檫内部的粉尘收集箱内，这样粉尘就不会飘到空气中进入人体的呼吸道，危害人体健康了。
关键词：黑板檫；吸尘；健康一、绪论众所周知，粉笔、黑板檫和黑板是日常学习中必不可少的教学工具，教师常需在黑板上书写、绘图进行讲解。
在45～50分钟的一节课里，就要擦写数次，下课时，往往在手上、袖子上，甚至头发、肩膀上都留下一层白色粉笔灰。
天天如此，年复一年，工作20～30年后，消磨了数以万计的粉笔。
不可避免地从鼻孔吸入一些粉笔灰，危害师生的健康。
（一）粉笔灰对人体的危害对肺的危害：粉尘对教师身体的危害，以肺最为常见，在教学过程中，粉笔灰很容易被吸入肺，多数被阻留在肺泡内，经过一系列的刺激，化学和免疫的作用便可造成肺部损失，包括呼吸系统炎症和肺通气功能下降，常见的肺部疾病有：慢性、急性肺炎、肺癌、尘肺病等（即粉笔粉尘中含有二氧化硅，被吸入肺部，在肺部游离的二氧化硅含量在百分之一以上形成肺纤维化的粉尘，从而使肺泡纤维化，导致肺部呼吸功能下降）。
对上呼吸道的危害：粉笔粉尘进入肺的途径是通过上呼吸道包括鼻、咽、支气管，在这一过程中，部分粉尘会停留于上呼吸道，对粘膜上皮细胞产生机械刺激和损坏，长期在这种环境下工作，会引起一系列的病变，其中对鼻的影响最常见的是诱发干燥性鼻炎，其次是肥厚性鼻炎，症状为鼻腔干燥、鼻塞、鼻腔粘膜充血、分泌物增多等；对咽的影响主要是诱发慢性咽炎，使咽部干燥，咯痰不爽、咽痛咽痒；对支气管的影响主要是诱发慢性支气管炎，有时还会引发哮喘，另外还有可能引起鼻咽、支气管等部分的癌变。
对眼睛的危害：眼睛是人体器官中最精密、最易受损的器官之一，粉笔粉尘的主要成份碳酸钙、氧化钙等是一种水溶性物质，容易溶解于水，并产生碱性物质，如教师在教学过程中，粉笔粉尘落入眼中，刺激泪腺分泌，眼泪水解碳酸钙而产生碱性物质，就会严重刺激眼部粘膜，造成粘膜损伤，形成慢性炎症，还可能诱发近视的产生。
加法创新的案例黑板擦
加法创新的案例黑板擦吸尘黑板擦工作原理：一种吸尘式黑板擦，该黑板擦在擦除黑板上的粉笔字迹时，能将大部分擦落的粉笔末带到黑板擦的盒体内。
其工作原理是在黑板擦盒体的底部安装毛刷辊，毛刷辊的一小半露在盒体外，在盒体内毛刷辊的两侧有一对刮削条，刮削条只能向盒内单向翻转。
当毛刷辊带着粉笔末转动时，向盒内转动的一侧将刮削条掀起，从盒内转出的一侧受到刮削条的刮削作用，将毛刷辊上的粉笔末刮下，留在盒内。
使用特点与意义：根据国家有关报告1993年统计资料显示：我国的师生每年因上课吸入的粉笔灰约200克/人，患呼吸道、肺部疾病、癌症的约20%/年。
由此可见，粉笔灰对师生的健康危害是多么大。
同时飞扬的粉笔灰对师生的个人卫生污染非常大，如飞扬的粉笔灰使师生的衣领、袖口、头发、身上都离不开它那烦人的阴影！目前，国家虽然对教育非常重视，都在创造绿色教学环境。
但往往要投入非常大的资金才能改善教学环境，创造绿色教育。
而我们的吸尘黑板擦，只要投入很少的资金就能拥有一个绿色环保的教学环境。
该产品我单位2006年的最新上市产品，是国内目前唯一一家进入《中国教学仪器设备目录》的环保教学仪器产品。
该产品在揩擦吸尘效果、积尘容量、过滤系统、清理等方面是目前同类产品中最好、最专业的环保产品！且产品都有CE和FCC认证。
产品功能：在揩擦黑板的同时能吸进98%以上的粉尘，揩擦和吸尘双重功能，效果显著，有效的避免了环境的污染，从而保障师生健康和卫生的作用。
适用范围：使用于学校，部队，各企事业单位的金属黑板，玻璃黑板，水泥黑板，木质黑板以及石质黑板等凡用粉笔书写的各种光整平面的揩擦和吸尘。
吸尘黑板擦的显著特点：1、产品外观形状：符合人体工程学设计的流线型。
在开发设计时，提供了多种外观型状设计方案，通过美国、日本、国内等学校师生的大量调查统计后，最终确定本产品的外观形状。
2、吸尘效果：本产品的风轮设计是经研究飞机蜗轮的高级工程师设计，吸力在同类产品中为最突出，在积尘接近饱满状态下的吸尘效果仍然能达到98%以上。
基于单片机的智能无尘黑板擦设计
基于单片机的智能无尘黑板擦设计摘要：传统的黑板擦很容易造成粉笔屑飞扬，对于教师以及离黑板较近的学生而言都是不健康的。
本文针对传统黑板擦的弊端设计了一款基于单片机的无尘黑板擦，基本解决了粉尘飞扬的问题，同时可以实时监测环境中粉尘的浓度并显示，保证了教师与学生的身体健康。
关键词：智能无尘黑板擦单片机PM2.51.序言随着经济技术的快速发展，虽然国内的很多学校都使用了多媒体教学，但是传统的板书仍然必不可少，而目前使用最多的还是传统黑板擦。
传统黑板擦主要有两种：一种是毛刷类黑板擦，这类黑板擦是利用人造毛与黑板的摩擦将黑板上的字迹擦除；另一种是海绵类黑板擦，这类黑板擦是将海绵放在板擦底座上，外面包裹一层吸尘较好的布料制作而成。
第一种黑板擦字迹清洁程度较好但在擦除过程中很容易造成灰尘的到处飞扬，既不卫生也不利于教师以及学生的身体健康。
第二种黑板擦虽然相对第一类黑板擦灰尘较少，但是随着外层包裹布粉尘的增多，粉尘吸附率大大降低的同时字迹清洁程度也随之降低。
针对传统黑板擦的弊端，本文设计这款基于单片机的智能无尘黑板擦可实现清洁度与无粉尘的双重优点，同时可以检测环境中粉尘指数，便于教师了解教师中的空气质量。
1.硬件设计1.1 整体框架本文设计的智能黑板擦主要包括：主控部分（单片机），粉尘收集电路，显示电路，驱动电路，电源电路以及检测电路。
框架图如图1所示。
图1 整体框架图1.2 主控部分本文采用的单片机是STM32。
STM32具有成本低廉，性能高效，裁剪性强，功耗低等优点[1]，同时该芯片还自带复位电路无需外设复位电路，减少了外电路的复杂程度。
该芯片还集成了低电压检测以及精确的RC振荡器和调压器等电路，集成度高。
工作范围也较宽泛在-40°C至+85°C或105°C之间，使用范围广。
1.3 粉尘收集电路该部分的主要装置为涡轮风机，将毛刷运动过程中产生的粉尘吸收到收集盒中。
风机设置了4档工作模式分别为：启动1档，为了减少元器件的损伤本设计采用的是软起动模式。
自动黑板擦机构设计
罩去软毯与粉尘，使用者只要按动按钮即可使它动与停止。
每个软毯既可紧贴黑板，亦可不紧贴黑板。
在一排横梁外有一条长的盒槽。
所以，当我们需要擦黑板时，就无需人工的用黑板擦，而是可以控制开关，使它移动到我们需要的地方开始自动的擦去粉笔字迹，这样就给使用者带来不少便捷之处。
全自动黑板擦是一种最新专利的新型黑板擦，但价格较贵，体积较大，耗电大。
2.3 电动黑板擦它的外部设有外壳后部设有出风口外壳内后部设有电动机，其转子上设有涡轮式风扇，转子前端设有毛刷，毛刷后部设有粉尘隔离罩下方设有过滤器。
接通电源，电动机转动，带动毛刷和风扇一起转动，将毛刷接触黑板将字迹擦掉，所产生的粉尘在隔离罩和风扇所产生向后吹的风的共同作用下，向后移动，在过滤器内被过滤掉，在出风口排出清静空气。
据初步市场统计潜在销量1000万台左右，加上家庭和办公，市场潜力巨大。
但是现在国内还没有普及应用。
2.4 集尘式黑板擦擦黑板的同时将粉笔灰收集起来，擦，吸，滤，排按顺序完成，适用于不同的粗糙程度的黑板和不同的毛刷擦板，镀膜粉笔。
这种粉笔擦不脱粉，耐潮湿。
该黑板擦有专利权，还未大面积上市，不普及。
3 可行性分析3.1 具备的条件（1）近几年来，国内外未解决粉笔灰的问题而做了很多的设计，在各类自动无尘黑板擦方面取得了和大的进步，基本已经解决了这困扰师生健康的问题。
（2）国内这个行业算是一个新兴的行业，很有发展前景，并且各类自动黑板擦在国内都有使用，为本课题提供了实际的参考。
（3）在校期间，本人对于自动黑板擦的机构与设计也有一定的学习和理解，并对一些数学建模软件，绘图软件较为熟悉，为完成课题理论研究打下基础。
3.2 存在的问题（1）成本虽较无尘黑板低，但一般成本也较高，在国内还没有大量的普及。
（2）外形结构较为复杂，体积也比较大，虽不需要人工擦拭黑板，但却大量的耗费电能。
我么需要对以上存在的问题加以解决，对现有的各类自动黑板擦进行优化。
4 研究的主要内容（1）提出自动黑板擦的设计方案，并设计和绘制自动黑板擦的机构运动简图。
关于自动吸尘黑板刷的设计研究(精)
现在有了自动吸尘黑板刷，就在也不用担心这类事情的 发生，所以由于这些种种原因，我们决定对自动吸尘黑 板刷设计进行研究．
可行性论证
１ 研究该课题所需要的知识要求，对于我们来说完全 可以通过努力达到，因为我们有很负责的物理老师可以 告诉我们相关方面的物理知识，我们也可通过上网查相 关资料，询问相关的专家，来了解相关方面的知识，还 可以询问学校的科技创新小组的老师，关于自动吸尘黑 板刷设计这一方面的知识，还可以通过调查问卷，从同 学中了解相关的建议和看法．
２研究方法
本课题研究的方法主要采用问卷调查和访谈调查法． １ 调查自动吸尘黑板刷给我们带来那些利于弊．首先，我们准 备查阅相关的资料，了解相关的资料，确定研究方法，设计调查 问卷，然后在我们的兄弟学校发放调查问卷，整理，统计调查问 卷结果，了解使用自动吸尘黑板刷的利于弊，还有学校，学生对 于使用自动吸尘黑板刷设计的看法． ２ 根据我们所了解到的情况，对学校领导普通教师及学生进行 个别采访，我们先要根据掌握的相关信息设计访谈提纲，联络访 谈对象及访谈的时间和地点，然后通过访谈的情况进行分析．
２课题组成员特长及分工
参与本课题研究的同学各有所长，并且富有合作精神．经过 讨论，大家一致推举方月娟为组长，接着讨论确定小组成员分工． 方月娟：制作ＰＰＴ 成果展示 梁婧茹：查资料 问卷设计 蓝芳芳：做访谈 问卷调查 程丹：做访谈 问卷调查 郑海珍：开题报告 吴岩：结题报告 严震江：问卷调查 调查数据统计 方迅：问卷调查调查数据统计 姜忠耿：数据整理及校对 拍照
３活动所需的条件
我们调查活动需要下列物品，图书资料，计算机，照相机， 自行车，公交车等．这些物品我们将在指导老师的帮助下解决．
三研究计划
１研究假设
使用自动吸尘黑板刷比普通黑板刷更方便． 使用自动吸尘黑板刷比普通黑板刷更擦得快． 使用自动吸尘黑板刷比普通黑板刷更干净． 使用自动吸尘黑板刷比普通黑板刷不需要人力．
“除尘黑板擦”的设计与改进之“原理”设想初探
永川区小学校题目：“除尘黑板擦”的设计与改进之“原理”设想初探作者：单位：永川区小学校Email:******************关于“除尘黑板擦”的设计与改进的初探粉笔是由石膏制成的，其化学成分为硫酸钙。
硫酸钙，化学式CaSO4。
熔点1450度，相对密度2.96。
难溶于水。
它的二水化物CaSO4.2H2O俗称石膏（或生石膏）。
硫酸钙性能稳定，没有毒性。
对皮肤的危害：教师在教学过程中，粉笔粉尘不可避免地会沾在手上，同时漂浮于空气中的颗粒粉尘也会落在教师头发、脸上和脖子上，对皮肤膜有刺激作用，如果暑天遇汗水解，产生碱性物质，对皮肤粘膜的刺激就更大，因为人体皮肤所生存的环境为弱酸性环境，这样在粉尘碱性作用下破坏了皮肤的基本生存环境，粉笔粉尘使皮肤变得干燥、粗糙，并伴有搔痒感觉，使人体不适，严重者会引起粉刺、毛囊炎、脓皮病、皮肤皲裂和大量毛发脱落，影响和干扰了教师正常工作和生活现在，国内使用的粉笔主要有普通粉笔和无尘粉笔两种，其主要成分均为碳酸钙（石灰石）和硫酸钙（石膏），或含少量的氧化钙。
无尘粉笔属普通粉笔的改进产品，旨在消灭教室粉笔尘污染。
它只是在普通粉笔中加入油脂类或聚醇类物质作粘结剂，再加入比重较大的填料，如粘土、泥灰岩、水泥等这样可使粉笔尘的比重和体积都增大，不易飞散，但在实际应用中，它对粉笔尘污染的降低效果并不十分明显。
粉笔与化学粉笔,该笔是由硫酸钙的水合物（俗称生石膏）制成。
也可加入各种颜料做成彩色粉笔。
在制作过程中把生石膏加热到一定温度，使其部分脱水变成熟石膏，然后将热石膏加水搅拌成糊状，灌入模型凝固而成。
其主要反应为2CaSO4·2H2O2CaSO4·H2O+3H2O控制好温度，利用生、熟石膏的互变性质还可制造模型，塑像以及医用的石膏绷带等。
教师常需在黑板上书写、绘图进行讲解。
在45——50分钟的一节课里，就要擦写数次，下课时，往往在手上、袖子上，甚至头发、肩膀上都留下一层白色粉笔灰。
自动墙壁清洗机毕业设计
自动墙壁清洗机毕业设计自动墙壁清洗机是一种能够自主完成墙面清洁任务的机器人设备，它利用先进的传感器和控制系统，能够准确识别墙面的污垢，并自动化地进行清洗。
本文将从设计背景、关键技术、系统结构以及实验结果等方面对自动墙壁清洗机进行详细介绍。
设计背景随着城市建设的不断发展，高层建筑和大型公共设施的墙面清洁成为一个重要而繁重的任务。
传统的清洁方法需要人工爬高墙体，存在人身安全风险，并且效率低下、成本高昂。
因此，设计一种自动墙壁清洗机器人成为了迫切需求。
关键技术1.墙面识别技术：自动墙壁清洗机需要能够准确地识别墙面的形状和位置，以便进行准确的清洁操作。
可以利用激光传感器或视觉传感器等技术实现。
2.路径规划技术：清洗机器人需要根据墙面的布局规划最优的清洗路径，以提高清洁效率。
可以采用遗传算法、蚁群算法等智能优化算法进行路径规划。
3.清洗设备技术：清洗机器人需要配备适当的清洗装置，如高压喷水装置或刷子装置，以便能够有效地清洁墙面污渍。
系统结构1.机器人本体：机器人本体是清洁机器人的核心部分，包括机械结构和电气系统。
机械结构应具备足够的稳定性和灵活性，以适应各种复杂墙面形状的清洁任务。
电气系统则负责控制各个模块的协调工作。
2.传感器模块：传感器模块用于感知墙面的状态，包括墙面的位置、形状、污渍等信息。
可以使用激光传感器、视觉传感器、力传感器等进行数据采集。
3.控制系统：控制系统负责接收传感器模块的数据，并根据设定的清洗算法进行数据处理和决策。
控制系统还可以实现路径规划和运动控制等功能。
4.清洗装置：清洗装置是清洁机器人的关键组成部分，根据墙面的污垢情况选择合适的清洗方式，可以采用高压喷水装置、机械刷子装置等。
实验结果我们设计了一台自动墙壁清洗机器人，并进行了实验验证。
实验结果表明，该机器人能够准确识别墙面的污垢，规划最优的清洗路径，并成功完成清洁任务。
与传统的人工清洁相比，自动墙壁清洗机器人具有清洁效率高、安全可靠、成本低等优点。
智能远程控制黑板擦的设计
智能远程控制黑板擦的设计文章分析了传统黑板擦存在的缺点，并设计了一种通过智能手机App控制黑板擦的系统。
该系统由单片机控制系统、智能手机、蓝牙模块、电机模块、集尘模块等部分组成。
智能手机App通过蓝牙控制智能黑板擦。
标签：黑板擦；智能手机；蓝牙传统的黑板擦需要人力手动操作，存在容易产生粉笔灰尘、功能比较单一、浪费大量的人力等问题。
本文设计了一款智能远程控制黑板擦，通过手机远程自动控制黑板擦运行，可以减少教师的劳动强度和避免粉尘的吸入。
一、系统功能智能黑板擦通过手机端App控制黑板擦上下左右运行，具体要求如下：（1）按下App上键，黑板擦前进；（2）按下App下键，黑板擦后退；（3）按下App左键，黑板擦左转；（4）按下App右键，黑板擦右转；（5）按下按键1，黑板擦停止工作；（6）按下按键2，黑板擦进行擦黑板；二、系统结构智能远程控制黑板擦由单片机控制系统、智能手机、蓝牙模块、L298N电机驱动模块、集尘模块、电源模块等组成。
智能手机App通过蓝牙模块发送控制命令、单片机启动黑板擦运行，单片机控制电机启动和移动方向，电机带动吸尘器吸收粉笔灰。
系统构造图如图1所示。
三、实物调试智能远程控制黑板擦通过手机端App控制、蓝牙无线通信远程遥控黑板擦沿多种路线运行，其智能黑板擦实物图和App界面如图2所示。
测试表明，黑板擦能够完成前进、后退、左转、右转、启动、停止各功能要求。
四、结论前进、后退、左转、右转、停止和擦黑板这些功能可一一实现。
本系统灵活性强，操作简单，但还存在一定不足，后期需要改进的有三个方面：（1）吸尘功能需要更进一步加强，提高吸尘能力；（2）黑板擦的体积大，需进一步集成化缩小体积；（3）黑板擦移动速度较慢，需进一步提高速度。
参考文献：[1]李婧，焦晓君.基于单片机的智能黑板擦的设计[J].信息通信，2015（2）：78.[2]胡震禹，万卉.一种负压式黑板擦吸尘器的设计及应用[J].武汉船舶职业技术學院学报，2006（5）：61-64.[3]赵振，刘伟祥.基于单片机的自动水洗环保无尘黑板设计[J].机械工程与自动化，2013（4）：80-81.[4]李超，何云秀.新型黑板擦清洁器的设计与制作[J].中国电力教育，2010（S1）：809-811.[5]罗良奎，安立华，谭智，等.具有自动识别功能的黑板擦[J].黑龙江科技信息，2015（15）：143-145.。
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技术学院毕业设计题目：自动吸尘清洁黑板擦设计系部现代制造工程系专业名称模具设计与制造自动吸尘清洁黑板擦设计摘要该设计主要介绍自动吸尘清洁黑板擦的发展趋势与总体设计；研究背景和方案的确定；整体运动部分的分析；伸缩架的设计；曲柄滑块的设计；凸轮尺寸大小的设计；活动黑板擦的设计；电路部分的设计。
根据设计计算相关数据，采用AutoCAD绘制零件图和装配图，对主要零件采用UG4.0进行三维造型，并完成毕业设计说明书的编写。
关键词：自动吸尘；清洁；黑板擦；设计目录1绪论 (1)1.1研究背景 (1)1.2研究的目的意义 (1)1.2.1 研究的目的 (1)1.2.2 研究的意义 (1)1.3国内外研究现状 (2)1.3.1 电动黑板擦 (2)1.3.2 吸尘黑板擦 (3)1.3.3 集尘式黑板刷 (3)1.3.4 自动吸尘黑板刷 (3)1.3.5 卫生黑板 (4)1.4 本设计的内容 (4)2方案的确定 (5)2.1可行的几种方案 (5)2.1.1 无尘黑板擦 (5)2.1.2 防尘黑板 (6)2.1.3 自清洁黑板 (7)2.2自动清洁黑板擦方案的选择 (7)2.2.1 所属技术领域 (7)2.2.2 背景技术 (7)2.2.3 发明内容 (7)2.3小黑板擦的方案确定 (8)2.3.1 简图 (8)2.3.2 小黑板擦的结构及工作情况简介 (8)3自动吸尘清洁黑板擦的设计计算 (10)3.1电机的选择 (10)3.2 机构的设计 (10)3.2.1 材料的选择 (10)3.2.2 菱形架几何尺寸及自由度设计计算 (10)3.2.3曲柄滑块几何尺寸及自由度设计计算 (11)3.2.4 曲柄滑块的运动分析与力学计算 (11)3.2.5 凸轮机构的设计 (15)3.2.6 磨削圆周进给量计算 (20)3.3 滚筒的设计 (21)3.4吸尘装置的选择 (23)3.5电路控制的设计 (23)3.5.1 硬件系统的设计 (23)3.5.2 最小系统设计 (24)3.5.3 无线收发模块 (24)3.6 作品三维图及实物图 (26)结论 (27)致谢 (28)参考文献 (29)附录 (30)附录A (30)附录B (33)1绪论1.1研究背景黑板历来是各级各类学校必备的教学工具，传统黑板，人工擦拭效率低，粉尘污染严重。
粉笔，是传播文化的工具，也是戕害身体的毒品。
多少灵魂的工程师因为反反复复的粉尘污染、吸进气管而罹患痼疾，过早离开了讲台。
虽然国家一直用补贴金来弥补这种职业病对教师的危害，但生命是难以用金钱去补偿的。
坐在前排的学生，同样受到粉尘的威胁。
同时大量粉尘也影响了电脑等多媒体教学设备的使用寿命，这是科学界长期无法攻克的难关。
从所谓无尘粉笔、微尘粉笔到新型黑板的研制，无不渗透着一种深深的人文关怀和无奈……最新专利产品自动无尘黑板擦给这个世纪难题提交了完美答卷，自动黑板擦的产生很好的解决了上述问题,它自动擦拭无污染，外观设计优美，使用方便快捷，更适合多媒体教学的需要。
每当轻轻走过教师的窗前，希望看到的不再是疲倦的脸庞。
1.2 研究的目的意义1.2.1研究的目的众所周知，黑板是日常学习中必不可少的一样教具，而黑板擦是与黑板如影随形的另一样教具。
无论是从小学还是到大学，教室里都会使用到黑板和黑板擦，而一般平时使用的人工黑板擦不但要用力、费时，还有粉尘污染空气的缺点。
每当下课了擦完黑板的时候教室里就粉尘飞扬，影响了下堂课的教学。
这样，不仅危害了老师和学生的健康，同时也给教学带来很大的不便，有时候老师在上面讲课，拿黑板擦转身擦黑板的时候，学生可能会乘机在下面捣乱，因而扰乱课堂秩序，影响了教学质量。
因此，就有自动黑板擦的诞生。
为了解决教学工作中的困难和人工黑板擦给老师和同学带来的不便，这样一种自动黑板擦的生产将是教育行业的一大福音。
1.2.2研究的意义空气中的粉尘对人类健康的威胁是一个全球性的问题，空气中的粉尘进入人的呼吸道会引起各种疾病，给青少年们创造一个无尘的学习环境尤为迫切。
学校教室粉尘产生的原因，很大一部分是由于用人工擦黑板。
很多改进黑板的措施应用而生，但是这些设计方案或是不能从根本上解决问题，或是成本太高，从而是这些设计方案在现行的生活中不能普及。
为此，设计了一种无尘自动擦黑板机构，该机构能够实现自动擦黑板，并且能防止粉尘扩散，具有良好的应用前景。
粉笔灰是传统黑板—黑板擦—粉笔构架中普遍存在的问题，统计分析表明粉笔粉尘的90%来源于黑板擦的积累粉尘的飞扬与黑板擦清灰过程的粉尘飞扬，黑板擦在清除黑板过程中摩擦起尘仅占10%。
因此，清除积累在黑板擦上的粉尘具有现实意义。
最近推出的白板—白板擦—白板笔构架虽然可以回避这一问题，但是使用成本高，对传统黑板—黑板擦—粉笔构架的替换所需的投入大。
目前在我国绝大多数场合的应用条件还不成熟，我国的教育系统仍主要采用传统黑板—黑板擦—粉笔构架模式。
近二十年来，我国科技工作者对传统黑板—黑板擦—粉笔购架及其组成中的黑板、黑板擦亦试图做较多的改进出现了若干设想和设计，如无尘粉笔、无尘黑板、电动黑板擦等，有些设计甚至已成为商品。
然而，直到目前还没有一项设计或产品真正普及开来，主要问题在于实用性差，应用效果不佳等。
粉笔灰尘影响了教育系统广大师生的身心健康，以影响了使用场合的公共环境卫生。
1.3国内外研究现状1.3.1电动黑板擦黑板板体上下边缘各设有一组链轮链条组，两组链轮链条组各有一个链轮连接，有可驱动其传动的电机。
电动清洁黑板，在板面顶边安装电机，电机转轴横向架设在板面顶边，紧贴板面在其底边安装横板状清洁器。
一种彻底清洁黑板的黑板擦，将条形黑板擦来回滑动，由于磁铁的作用使黑板擦的擦毛紧贴黑板，从而彻底清洁正面黑板。
一种自动清洁黑板，在黑板被自动粉擦清洁的过程中向下关闭，在老师授课的时候向上打开。
两个清洁器分别固定于黑板两侧，在黑板清洁的的过程中进行空气清洁。
全自动清洁黑板擦，擦板的下表面有毡绒，在擦板下表面四周设有滚轮，擦板中间设有吸尘层，在吸尘层上方还有电池仓，该电池层通过触摸按钮与电路动力装置连接。
带腕套的黑板刷，由黑板刷和腕套组成的带腕套的黑板刷，在黑板刷的背部设置一腕套。
新型电动黑板装置只要打开开关就可以擦字，使用安全，无污染，用电少，寿命长。
1.3.2吸尘黑板擦擦黑板时能够将粉笔屑吸收，避免飘尘，污染环境。
吸尘粉笔擦，小型吸尘器主体的吸尘口处安装有毛刷。
小型吸尘器主体顶部设置有除尘口，擦黑板的同时将粉笔尘吸收，避免粉笔尘污染环境。
板擦体下部固定设置海绵体，板擦体侧面设置刷子，板擦体上部设置防滑条，刷子可以将粉笔灰全部刷掉。
软皮背擦拭自动清洁黑板，用软面皮做成书写面套，下衬铁皮托板，取代传统黑板的硬质板面，面套可前后滚动循环书写使用。
全自动黑板擦黑板擦是用四个电动机作动力，其中两个电动机装在一个与黑板同样大的框架上，另外两个电动机使一排软毯做圆周运动。
弹性黑板擦，可以将黑板擦里的粉笔灰轻松弄掉。
无尘黑板擦，利用物理中的大气压的原理和杠杆原理，充分地吸收擦黑板时产生的灰尘。
健康黑板擦，安装于黑板左侧，外形类似磁卡电话，用完放回除尘彻底，免清除，粉尘随气体直接排出室外，无二次污染。
1.3.3集尘式黑板刷在擦干净黑板的同时又能将粉笔灰收集起来，和普通的黑板刷使用方法相同，集尘式黑板擦，本技术简单合理，擦、吸、虑、排一气完成，设计了最合理的适用于不同粗糙的黑板和带孔的毛刷擦板，镀膜粉笔，本产品不脱粉，耐潮湿。
新型电动无粉尘黑板，用电源控制，完成工作后，粉尘能被收集到底部的小盒内，利用电动和电磁感应原理。
1.3.4自动吸尘黑板刷吸尘黑板擦，利用高速电机旋转产生的真空将粉笔灰吸进，滤去粉尘，然后排出干净的空气。
自动吸尘黑板刷，使用过程中，利用电能做动力，既擦拭了粉尘，又减轻了使用者的劳动强度，同时还将所擦落的粉尘自动吸入粉尘收集袋中，不是粉尘在室内飞扬，从而保证了室内空气的清洁。
电动吸尘黑板擦，在擦黑板时，不但能使黑板表面清洁，还能把所有被接触的尘灰吸进机内，避免尘灰再次污染，从而起到保护工作环境的作用。
自动吸尘黑板擦，使用时动力传动黑板擦擦体在导轨引导下做紧贴黑板的横向运动，擦体两侧的擦条同时做上下运动，将黑板上的粉笔字迹擦去。
集尘式快速清洁黑板刷，长度和黑板的高度一样，宽略比一般的黑板刷宽几厘米，挂在黑板上，可自由滑动，集尘一次性把黑板上的粉笔灰擦干净。
防尘清洁黑板，由黑板一块、有小孔的铝合金挡板、一个装粉笔的长方形槽、两个铝合金扣组成。
1.3.5卫生黑板使用时把粉笔安插在粉笔槽内，为师生使用提供便利，板面底边的粉笔槽可收集师生在板面书写粉笔字所掉落的粉笔灰。
具有粉笔灰收集装置的组合式黑板，包括黑板外框，固定板面A，固定板面B，活动板面和集尘装置等。
便于携带提取粉笔的黑板擦，盒体的下部装有刷体，盒体上部有一盒盖，盒盖和盒体一边铰链连接，盒体和盒盖的另一边接触边分别都装有磁铁。
自动清洁黑板，有板面接灰槽，接灰槽安装在板面下方，板面上端设置储水管，储水管下部安装指向板面的喷嘴，板面两侧安装可摆动的清洁刷。
1.4本设计的内容自动清洁黑板擦选用电动机来驱动。
电机轴与曲柄滑块中的曲柄相连，而曲柄滑块中的滑块一端与菱形架的三角顶端相连，然后菱形架机构的另一端与黑板擦相连。
黑板擦固定在黑板上下的两滑道上面，可以进行左右滑动，利用菱形架的伸缩性来实现黑板擦在黑板面的左右移动，清除黑板面擦拭的死角。
当擦完黑板，黑板擦是停留在最左边的，当需要擦拭时，再让它做进给运动。
黑板擦的周围是密封圈，同时还在黑板正面装有吸尘的扇叶，在黑板擦的右下边有一个总的出口，用来把粉尘吸到积尘盒里面，当积尘盒满了再把它打开倒掉里面的粉尘。
2方案的确定2.1可行的几种方案2.1.1无尘黑板擦现在学校普遍使用的黑板擦，结构十分简单，仅有擦去黑板上粉笔字的单一功能。
这种黑板擦带来的结果是粉笔灰在教室内四处飞扬，造成教室内环境污染，给教师和学生带来诸多不便。
无尘黑板擦就是针对这一问题，提供一种可防止粉笔灰四处飞扬的无尘黑板擦。
无尘黑板擦采用如下技术方案：该黑板擦包括接粉盒，其结构要点是接粉盒的支架上设置有黑板擦，黑板擦的正面设置在接粉盒内；黑板擦的正面为海绵体，海绵体的中间具有凹槽，黑板擦的背面为把手，设置在接粉盒外。
无尘黑板擦的有益效果黑板擦的正面为海绵体，而且海绵体的中间具有凹槽，在黑板擦擦黑板的过程中，粉尘为海绵体吸收，还可存在凹槽中；另外，用后的黑板擦可存在接粉盒内，避免了粉笔的粉尘四处飞扬。
图2-1是本黑板擦的结构示意图。
图2-1黑板擦的结构示意图具体实施方式：黑板擦包括接粉盒1，接粉盒的支架2上设置有黑板擦4，黑板擦4的正面，设置在接粉盒1内；黑板擦4的正面为海绵体6，海绵体中间具有凹槽5；黑板擦4的背面为把手3，设置在接粉盒1外。