1、創新設計說明書吸塵器改裝沖浪裝置機械工程學院電子11一班設計者：陳麟201110330113辛文強201110330101指導者：范躍農時間：2014年5月2014年5月從20世紀90年代中后期開始，我吸塵器的銷量每年以38%的速度上升。如今吸塵器不但功能越來越多，外觀日趨美化，其價格也越來越便宜，受到了不少市民的喜愛。中國吸塵器市場主流品牌主要有SKG、飛利浦、松下、海爾、丹麥力奇、三洋、萊克、伊萊克斯、龍的、LG、科沃斯、愛普等。如果你認為吸塵器只是個簡單清潔工具，并沒有其他用處，那你就錯了，吸塵器只要你會使用，有很多另類的用處。例如吸塵器可以吸真空袋，可以尋找針頭，紐扣等細微的東西，還可

2、以用在寵物身上。如果經過細微的改裝，吸塵器的用處就更多了。美國有一個學生就將吸塵器改裝成軍用爬墻機器人，這款改裝后的吸塵器可以讓人在垂直的玻璃面和磚面上爬行。今天，我們將嘗試把吸塵器改裝成沖浪裝置。全自動無塵黑板設計方案、設計目的二、工作原理本裝置是用兩個電動機作動力，分別控制左右黑板的上下運動，如附圖一，控制面板中有四個按鈕，控制著電機的正反轉，從而控制擦除時和不擦除時黑板的上下移動。黑板擦除裝置采用電磁吸合裝置，使橫梁上的毛刷既可貼緊黑板，亦可不貼緊黑板。即當在“擦除”狀態按下“上升”、“下降”按鈕時，通過電路（見圖3）接通，銜鐵與線圈吸合，使有擦除作用的橫梁上的毛刷與黑板緊密接觸，從而當

3、黑板上下移動時，橫梁上的毛刷擦除筆跡。而在“不擦除”狀態按下“上升”、“下降”按鈕時，吸合電路并不接通，毛刷與黑板不接觸，從而不具有擦除作用。橫梁上安裝一塑料長盒槽，從而罩住、收集擦除字跡時產生的粉塵，使本裝置具有“無塵”功能。所以，當我們需要擦黑板時，就無需直接動手去操作，而是通過控制開關，來實現黑板的上下移動與擦除，這樣就給使用者帶來不少便捷之處二、設計萬案1 .黑板上下移動設計方案電動機通過減速器與鏈輪連接，通過鏈傳動控制黑板的移動，而電動機的正反轉則可實現黑板的上下移動，實現電動機正反轉的電路圖如圖1,SBF相當于“上升”按鈕，即按下SBF時電動機正轉，帶動外側的黑板向上移動，內側的黑

4、板向下移動；SBR相當于“下降”按鈕，即按下SBR時電動機反轉，帶動外側的黑板向下移動，內側的黑板向上移動。同時，在上邊框的內框和外框頂端KMriKMF1U圖1電動機正反轉控制電路各安裝一個行程開關（電路圖中ST1、ST2）,當黑板運動到上邊框或下邊框時,觸及行程開關，使電路斷開，電動機停止轉動，實現黑板運動的自動停止。電動機帶動鏈傳動的簡圖如圖2,減速器輸出軸與下鏈輪聯接，內側黑板與內側鏈條相連，外側黑板與外側鏈條相連，從而實現兩塊黑板的同步、反向的運動。2 .擦除裝置設計方案在兩塊黑板之間（邊框中間位置）設置一與黑板基本等寬的橫梁，上面裝有毛刷,在橫梁的兩端分別設置一銜鐵。在貼近橫梁的邊框

5、兩邊分別固定一個線圈（已筑有相應匝數的導線），兩線圈通過開關分別與相應的電源連接，見圖3。開關閉合時，線圈通電產生電磁力，在電磁力的作用下，橫梁兩端的銜鐵克服彈簧的作用力與線圈吸合，從而實現了毛刷與黑板面的緊密接觸，通過黑板的上下上鏈輪圖2鏈傳動的簡圖移動，來實現內側的擦除功能。開關斷開時，電磁力消失，橫梁兩端的銜鐵在彈簧的作用下與線圈分離，從而毛刷與黑板面分離，黑板上下移動時，不會擦除黑板上的字跡。同理，在外側黑板的上面（邊框的中間位置）也設置同樣的一橫梁，在橫梁上面加一等長的塑料罩盒收集散落的粉筆灰塵，從而實現外側黑板上字跡的擦除功能和無塵功能。帶毛刷橫梁圖3電磁力吸合擦除裝置簡圖四、功能

6、、特點及應用前景1、功能傳統的黑板需要手動實現其運動，并且需要人力擦除黑板筆跡，針對這些費時、費力和粉末污染等弊端，我們設計了以上方案，該方案是建立在自動控制與機械運動原理的基礎之上，綜合了機械運動與電器的自動化控制，實現了黑板的多功能、模塊化和自動化設計。全自動無塵黑板擦主要具有以下幾部分功能：(1)利用電動機可實現正反轉的原理，通過減速器、齒輪和鏈條來實現黑板的自動上下運動，并通過行程開關實現黑板的自動停止。(2)利用電磁吸合原理，使擦除裝置與黑板可以自動接觸與脫離，從而實現隨時、隨意擦除黑板的功能。(3)利用靜電原理，避免了粉塵隨意漂浮的缺點，實現了粉塵的集中清理功能。(4)通過電路、開

7、關和操作面板，實現所有運動的自動化控制。2、特點在設計過程中，采用了機械運動和自動控制相結合的創新設計方法，使全自動無塵黑板擦與傳統的黑板擦除方法相比，具有如下優點：(1)黑板的上下運動通過按鈕自動控制，方便可靠、省時省力，節省了上課時間，提高了上課效率。(2)由于采取了粉塵集中清除措施，在黑板橫梁上面加一塑料罩盒收集散落的粉筆灰，從而避免了擦黑板過程中產生的灰塵給老師、同學帶來的身體危害，具有環保型的特點。(3)本方案采用了主電路與控制電路相分離的方法，從而操作安全。(4)本方案所實現的功能，是根據現已有黑板的尺寸及特點設計的，所以安裝時只需對原黑板經過改造，既能達到全自動無塵的效果，而無需

8、將原黑板全部換掉。(5)結構簡單，成本低，便于安裝。(6)系統原理簡單，操作方便。3、應用前景隨著多媒體技術的發展，課堂教學對黑板已不是像以前那樣依賴，但黑板的方便書寫的特點仍是不可替代的，所以黑板仍是課堂教學所不可缺少的。但是，由于傳統的黑板擦除方法存在著很多弊端，在當今以人文本、全面建設和諧社會的趨勢下，這種弊端越來越顯現出來，所以，全自動無塵的黑板擦除裝置，勢必在今后教學設備中占有一席之地。經過我們的調查，市場中也已存在不少類似產品，但這些產品中絕大多數并沒有完全實現“全自動”與“無塵”的結合，甚至有些產品反而使操作更復雜，針對這些問題，我們所設計的本套全自動無塵黑板擦不僅實現了“全自動

9、”與“無塵”的完美結合，真正做到了操作簡便、安全，而且整套裝置是根據現已有的黑板設計的，在原有黑板上只需經過改造，即可成為本產品，所以，該產品較同類產品更具有競爭力，更具有廣闊的市場前景。五、使用方法在黑板兩側各有一控制面板，具上各有四個操作按鈕(各按鈕的功能在控制面板上已標出)，分別控制黑板的上下運動、擦除裝置與黑板的接觸和分離。使用時，只需輕輕按下按鈕即可，并且黑板具有自動停止的功能，想要達到某一功能，一次性即可。六、主要創新點1、功能創新全自動無塵黑板實現了黑板的自動上下運動、擦除裝置的自動接觸和分離與粉塵的集中清除等功能。2、模塊化設計根據以上功能的分解和組合，將自動無塵黑板按模塊分別

10、設計，最后按功能需要組合而成。3、概念設計傳統黑板需要老師或學生親自動手擦除粉筆字跡，費時費力，影響上課效率，危害老師學生的身體健康。而全自動無塵黑板則解決了此種問題，實現了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。在概念設計上做到了創新。4、最簡化原則雖然該設計功能較多看似復雜，并在控制上實現了一定程度的智能自動化控制，但是其在結構上卻相當簡單明了，做到了以簡單的結構實現復雜功能的目的。為產品的生產和應用提供了方便。設計小結幾周的創新設計已經結束了，雖然很忙碌、很辛苦，但感覺收獲還是蠻大的。我們幾乎每周的專注和辛勞，喚起了我們對創新設計意義的重視，對“創新”這一概念的深

11、刻理解，還有一種對設計工作的熱情和認真態度，我們那嚴謹求實的作風再次發揮了優勢，不敢說我們的這套設計方案一定會得優秀，但看著說明書上的每一個細節，我們覺得沒有枉費這幾周來的心血。我們相信，我們是最棒的！短短的幾周時間，我們學到了很多的東西，從總體的布局到局部的設計，絕不僅僅是考慮尺寸的問題，要考慮的東西很多很多。我們認識到，一個好的設計師在需要具有優秀的專業基礎能力的同時，還需要具有知識的綜合能力和創新能力等。而我們在這方面顯然還差得很遠，但有幸的是通過這次創新設計，我們更加清楚地認識到了這一點，也為我們指明了以后的努力方向。此次創新設計，更加增強了我們對創新的興趣，對設計的熱愛，看著自己畫出的每一條線、寫出的每一行字，心里總有些激動，我們知道那是收獲時幸福的喜悅！在對自己的努力進行肯定的同時，我們也認識到了自己的諸多缺點與不足:一是繪圖能力還不夠強，作為一個機械專業的學生，必須具備足夠強的