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内广义街5号广益大厦
大赛作品详情

作品名称:一种可全方位转动的碎片化黑板
学校名称:沈阳航空航天大学
参赛队伍:兔子分队
参赛学生:周靖循 王雅亭 任钰  
指导老师:杨旭 马宇超  

详细说明

开发背景:黑板是教学过程中使用的一种传统的教学工具,其作用主要用于教师在讲课过程中的板书,作图等。然而中小学校使用的黑板多为固定在墙体表面上(或在墙面粉刷黑板漆)的传统黑板,本身无法活动,且为方便后侧学生观看,安装(粉刷)位置相对靠上,对于部分教师而言,无法书写到黑板的顶端部分,导致可用书写面积较小,无法充分利用黑板面,造成较大的不便性。

目前市场上提供的磁性滑动黑板虽能解决这一困扰,但推开后所占墙体面积较大,且由于黑板与黑板连接处为塑封凸起结构,不利于大面积板书的书写与板书的衔接。其次,传统黑板书写位置固定,例如书写在左侧的板书,坐在教室右侧的同学观看起来较为不便,虽然现在市面上出现的一体机黑板、纳米黑板等现代化产物能解决这一问题,但本身制造成本和维修成本高昂,且对于中小学年级的学生而言,传统黑板教学效果因其粉笔字书写的艰难性决定了它的权威性和认定感,给学生留下的启蒙是现代化智能黑板所不能代替的。

结构说明:本发明所提供一种黑板,其主要包括200块方形黑板块,30边长为0.2m,高为0.2 m的正六棱柱空心模具(内部为半径为0.045m的圆柱体空间),2根可调节圆柱轴与2个拨叉换挡装置,电机2部。黑板块通过特殊改良后的对插结构连接构成前后的黑板面,竖直方向由5个所述正六边形空心模具连接构成,其中四个面与所述黑板块贴合;水平方向由10个所述正六边形空心模具连接构成,其中四个面与所述黑板块贴合。装置通过固定金属装置与外墙体连接固定。

功能:本发明提供的黑板可实现任意黑板块组的移动以达到黑板面的整体移动,进而实现增大书写面积与调整板书位置的作用,用以解决上述中提到问题。

使用说明:通过开关控制电机进而控制对应的轴上任意黑板块组的移动。

1.上下两个六棱滚筒我们采用了类似拨叉变速器的结构。首先输入轴与电机相连轴和上面的齿轮是一个部件,称之为齿轮轴,在齿轮轴下方连有十个与六棱柱一一对应的齿轮,(共有十一个齿轮,其中十个齿轮的大小相同,且有一个齿轮为传动轮,用于与齿轮轴啮合带动轴运动)称此转轴为中心轴。通过电机使输入轴转动,由于中心轴与输入轴啮合而同时发生转动,这时中心轴就可以传输电机的动力了。在中心轴的右上侧有一个键轴,键轴右侧连有小电机可以使之自由转动(小电机与左侧输入轴所连电机提供马力使轴转动的角速度相同),键轴上连有十个齿轮,称为联动自由齿轮,这十个齿轮空套在键轴上,因为没有啮合关系,在键轴空转的时候,这十个齿轮仍可以自由转动(这十个联动自由齿轮与中心轴上的十个齿轮一一对应),齿轮键轴是由套筒来连接的,套筒可以随着键轴转动,同时也可以在键轴上左右自由滑动来啮合齿轮。通过拨叉来控制套筒与想要转动列的联动自由齿轮连接,使联动自由齿轮开始转动,联动自由齿轮与对应列的六冷膜具对应(膜具与联动自由齿轮通过齿轮和凹槽啮合带动黑板开始转动),通过改变套筒位置来实现黑板机的多列转动。

2.左右两个六棱滚筒 我们采用了多层套筒结构 。为实现每一行的黑板都能转动,我们设计了多层结构,共有五个轴套轴上连有齿轮的结构,且每行的套轴上齿轮可以与每一行一一的对应(六棱膜具内部的凹槽和齿轮啮合实现转动),

在外层四个套轴下方开两个圆柱体凹槽,内层的套轴开一个圆柱体凹槽。

在套轴下方有与电机相连的圆盘转轴,在圆盘转轴上存在四组与上述圆柱体凹槽对应的圆柱体卡钮(第五组为一个卡钮),在卡钮顶端采用磁性材料,向上推动卡钮通过凹槽上对应的磁性材料进行吸附,此时下方的电机带动圆盘转动实现指定某行转动

3.黑板块之间的连接采用从内衣n字扣为原型的创新结构结构。为实现黑板块连接紧密且可在六棱滚筒旋转时同步运作且不脱落,我们采用了圆球咬合带动旋转的原理,在连接处我们设计的对应球体凹槽对应截面弧为较大的优弧,使两块黑板块之间不会脱落 。  

先进性:本黑板是由电机带动的碎片化接连式黑板,电机带动转轴转动,随后带动从动轴转动,正六棱柱的轴套带动行或列的黑板块转动。

实用性:碎片化黑板块采用PVC型材贴合于合金插块表面,通过减少黑板的实际磨损,增加了黑板的使用年限。黑板可以实现上下左右四个方向的黑板块转动,大大的提高了黑板使用面积,同时能使教室里的学生观看到黑板任意位置的教学内容,保护学生视力,本黑板不仅可以实现大面积转动还可以实现单行或单列的转动,以满足更多教学需求。

创新性:碎片化黑板是目前市场上没有的新型设计,主要由二百块0.2m×0.2m规格的新型黑板块组成,采用全新的插入连接式卡扣设计串联,一个板块相连两边的中间处有长0.1m突出0.04的插块,剩余两边有同等形状的长0.2m深0.04m凹陷的移动轨道,可以实现四个方位自由移动,转轴处可以弯折且不会断开,由电机带动转轴转动,长轴采用拨叉推齿轮,短轴采用调整轴的上下位置,控制齿轮运动,齿轮转动带动从动滑轮从而实现黑板块的转动。


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