可調(diào)式粉筆夾套裝的設(shè)計(jì)與研究

張重繼+王海洋

【摘 要】本文設(shè)計(jì)了一款環(huán)?？烧{(diào)式粉筆夾套裝，套裝由環(huán)?？烧{(diào)式粉筆夾和環(huán)保粉筆盒組成。粉筆夾主要由筆筒、取筆夾、退筆座和粉筆固定夾組成，通過取筆夾與退筆座配合使用實(shí)現(xiàn)粉筆的取放。粉筆盒主要包括整根粉筆存放區(qū)和廢棄粉筆頭存放區(qū)，整根粉筆存放區(qū)是由帶有圓孔的雙層亞克力板制成，廢棄存放區(qū)是一個(gè)可以推拉的抽屜，便于存放與清理。本環(huán)保粉筆夾套裝設(shè)計(jì)合理、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、耐用，徹底改變現(xiàn)有粉筆夾和粉筆盒存在的不足，具有較好的社會(huì)效應(yīng)和經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。

【關(guān)鍵詞】粉筆夾；粉筆盒；環(huán)保

0 引言

在對(duì)國(guó)內(nèi)的粉筆夾、粉筆盒進(jìn)行了綜合分析，并在學(xué)校、社會(huì)以及互聯(lián)網(wǎng)上做了大量的調(diào)查，設(shè)計(jì)了一款環(huán)?？烧{(diào)式粉筆夾套裝，可調(diào)式粉筆夾套裝彌補(bǔ)了現(xiàn)有粉筆夾和粉筆盒的不足，具有以下功能及特點(diǎn)：

（1）設(shè)有取筆夾及退筆頂塞，可以方便取退粉筆；

（2）通過取筆夾徑向運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)夾取粉筆長(zhǎng)短的調(diào)整；

（3）設(shè)有粉筆固定夾，實(shí)現(xiàn)粉筆與筆筒的橫向固定；

（4）具有紅外線電子教鞭功能；

（5）設(shè)有配套環(huán)保抽屜式粉筆盒，更具有實(shí)用性和方便性。

環(huán)?？烧{(diào)式粉筆夾套裝粉筆盒和粉筆夾如圖1.1與圖1.2所示。

1 環(huán)?？烧{(diào)式粉筆夾的結(jié)構(gòu)組成及工作原理

1.1 粉筆夾結(jié)構(gòu)組成

為了實(shí)現(xiàn)方便取放粉筆，同時(shí)可以任意調(diào)節(jié)粉筆露出筆筒的長(zhǎng)短，以及粉筆夾尺寸要符合人機(jī)工程學(xué)，即不易過大過粗利于單手書寫等要求，設(shè)計(jì)粉筆夾整體結(jié)構(gòu)如圖2.1所示，它是由五大部分組成，1.筆筒、2.取筆夾、3.退筆頂塞、4.粉筆固定夾、5.紅色激光教鞭。其中取筆夾是由推拉鈕、筆爪以及退筆固定座組成，筆爪是由三個(gè)波浪形彈簧片組成，退筆頂塞座是由基座及退筆針組成如圖2（b）所示。粉筆固定夾是由三個(gè)彈簧片及固定卡箍組成，如圖2（a）.3所示。

1.2 粉筆夾工作原理

取筆夾是由三個(gè)具有波浪形的彈簧片組成，工作時(shí)通過粉筆、筆筒和彈簧片之間的相互作用形成對(duì)粉筆的夾緊作用，通過推拉取筆夾實(shí)現(xiàn)粉筆的夾取，同時(shí)實(shí)現(xiàn)粉筆露出筆筒長(zhǎng)度的任意調(diào)節(jié)。

在筆筒底端設(shè)有退筆頂塞，當(dāng)退掉粉筆時(shí)拉動(dòng)取筆夾到最底端，通過退筆頂塞裝有的退筆針推動(dòng)粉筆到達(dá)取筆夾筆爪的頂端，這時(shí)再推動(dòng)取筆夾直到筆筒端口卸掉粉筆頭。

2 環(huán)保粉筆盒的結(jié)構(gòu)組成及工作原理

粉筆盒主要由兩個(gè)部分組成，分別為粉筆放置區(qū)和粉筆頭回收區(qū)，外形尺寸為600mm×460mm×249mm，粉筆夾外形尺寸140mm×3.14×72mm，如圖3所示。粉筆放置區(qū)由雙層亞克力板制成，板上有多排圓孔，放置的粉筆之間具有均勻的空隙便于取筆夾夾取。同時(shí)粉筆放置區(qū)域下端設(shè)計(jì)為抽屜式，便于取出折斷的廢棄粉筆。粉筆頭回收區(qū)設(shè)在粉筆盒底部，內(nèi)部有一個(gè)可以方便取出的抽屜，回收區(qū)頂端設(shè)有直徑略大于粉筆直徑的回收孔，這樣可以很方便的回收廢棄粉筆頭和回收盒的清理。且在粉筆盒側(cè)面安有磁條，方便放置帶有磁鐵的黑板擦。

3 綜合性能的測(cè)試

3.1 測(cè)試試驗(yàn)?zāi)康?/p>

首先檢測(cè)環(huán)?？烧{(diào)式粉筆夾套裝內(nèi)部機(jī)械零件的動(dòng)作狀況是否達(dá)到所設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)。其次在去除粉塵、方便清洗等功能是否達(dá)到最佳的效果，筆爪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否合理，工作可靠性是否達(dá)到要求。

3.2 測(cè)試試驗(yàn)步驟

我們對(duì)粉筆夾套裝的性能在不同人群、不同場(chǎng)合、不同使用環(huán)境中進(jìn)行了檢測(cè)，對(duì)粉筆夾在使用中的舒適度進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)粉筆夾套裝進(jìn)行了可靠性驗(yàn)證。

3.3 測(cè)試結(jié)論

（1）機(jī)械結(jié)構(gòu)各個(gè)部分動(dòng)作正常，狀況良好，無(wú)失效現(xiàn)象。

（2）在試驗(yàn)過程中環(huán)?？烧{(diào)式粉筆夾套裝取筆、退筆準(zhǔn)確靈活，粉筆盒磁條吸力效果良好。

4 結(jié)語(yǔ)

環(huán)?？烧{(diào)式粉筆夾套裝采用單元模塊化設(shè)計(jì)。針對(duì)重要零部件進(jìn)行了理論計(jì)算與強(qiáng)度校核，對(duì)各零部件的空間布置是否干涉進(jìn)行了分析，完成了取筆、調(diào)節(jié)粉筆露出長(zhǎng)度及推出廢棄粉筆頭等的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，最后制作出環(huán)?？烧{(diào)式粉筆夾套裝。對(duì)環(huán)?？烧{(diào)式粉筆夾套裝進(jìn)行了試驗(yàn)，證明環(huán)保可調(diào)式粉筆夾套裝具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定、結(jié)實(shí)耐用、成本低廉等突出優(yōu)勢(shì)，具有良好的市場(chǎng)前景及推廣價(jià)值。

【參考文獻(xiàn)】

[1]濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].北京：高等教育出版社，2006. [2]大連理工大學(xué)工程圖學(xué)教研室.機(jī)械制圖[M]（第六版）.北京：高等教育出版社，2007.endprint