CN203292135U - 黑板擦粉尘清除装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种黑板擦粉尘清除装置，由除尘器外壳、除尘器封盖、动力来源机构和能量转化机构四部分构成，通过摇杆机构人为转动手柄时，同时带动异形凸轮转动，致使黑板擦盛放件的一端往上升，黑板擦盛放件的另一端则绕着旋转轴进行圆周运动，推动扭转弹簧储存能量，随着小圆柱滑过异形凸轮上的突齿的齿形路径时，黑板擦盛放件在自身重力及扭转弹簧弹力释放双重作用下，带着黑板擦盛放件里面固定着的黑板擦急剧下降，与焊接在外壳上的刚性杆件相撞，瞬间产生极大震动能，震动能将黑板擦上的粉笔灰尘震掉，能使灰尘快速有效地清除，显著提高教师教学效率及学生们的学习效率，采取纯机械结构，制作加工容易，除尘效果良好，适于推广应用。

Description

黑板擦粉尘清除装置

技术领域

本实用新型涉及一种除尘装置，特别是涉及一种环保、方便和有效的教具除尘装置，应用于教学辅助工作技术领域。

背景技术

众所周知，黑板擦在平时的教学生活中已是一种必不可少的工具，特别是随着中国越来越重视对教育程度的发展，中国学生现在急剧增多，黑板擦的使用也是越来越常见。由于传统或是技术方面的原因，目前还没有别的方式来代替粉笔在教学中的作用，中国的教师们在教学中大都是使用粉笔在黑板上书写教学内容进行协助讲解，粉笔和黑板擦成为教师教学的两大法宝，黑板擦能够快速地将黑板上写满的粉笔字进行擦除。

然而，随着上课时擦除黑板上粉笔字的次数增加，黑板擦上积累的粉笔灰尘也越来越多，黑板上的粉笔也会拭除的越来越不干净，这时就有必要对黑板擦上积累的灰尘进行清理。为了节省时间，现在老师们的做法一般都只是将黑板擦悄悄黑板或课桌等坚硬固体，利用产生的接触力震掉黑板擦上的灰尘。但是这样做只能清除掉粘在黑板擦表面的小部分灰尘，紧粘在黑板擦毛刷层上的粉笔灰尘根本没清除掉，没多久后再擦除后就又会积累很多灰尘，老师们又不得不再去震动黑板擦。然后清洁工等工作人员再统一把所有的黑板擦进行彻底清理，比如水洗，用耐磨物摩擦掉灰尘，重力敲打等。这样做会造成几个不好影响，一是经常震动黑板擦产生的噪声打扰了同学们的学习，让同学们无法集中注意力；二是使用黑板擦拭除过后的黑板不干净，当老师再在黑板上书写时，黑板上的内容就会显得模糊不清，严重影响了同学们的学习热情及注意力；三是当工作人员统一彻底清理黑板擦上灰尘时，水洗、摩擦等方式都会对黑板擦造成严重损害，并且耗时耗力。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，并提供一种黑板擦粉尘清除装置，对黑板擦上粉笔灰尘的传统清除方法进行改进，从而能够快速有效地清除黑板擦上的粉笔灰尘。本实用新型利用机械结构，能够将粉笔灰尘清除的更加干净，同时降低除尘时的噪音，从而提高学生的学习效率，节省清洁工人的劳动力，减少对黑板擦造成的损害。

为达到上述发明创造目的，本实用新型采用下述技术方案：

一种黑板擦粉尘清除装置，由除尘器外壳、除尘器封盖、动力来源机构和能量转化机构四部分构成，除尘器封盖和除尘器外壳扣合形成封闭的设备舱，能量转化机构主要设置于设备舱中，动力来源机构将来自设备舱外部的能量传递给能量转化机构，再由能量转化机构通过释放能量对黑板擦进行除尘，具体为：除尘器外壳为槽形壳体，除尘器封盖是带有把手的封盖，槽形壳体的上口与封盖的下口相配合，通过相互扣合密封围合形成设备舱的内腔的外围护系统；待除尘的黑板擦的正面刷毛朝下安置于黑板擦盛放件形成的固定框中，黑板擦安装固定装置对待除尘的黑板擦进行固定，黑板擦安装固定装置由固定压紧板和悬空支撑架构成，悬空支撑架与黑板擦盛放件的固定连接形成待除尘的黑板擦的支撑托架，固定压紧板与黑板擦盛放件通过配合连接后，对待除尘的黑板擦的背面板进行压紧固定，将待除尘黑板擦压紧固定在黑板擦盛放件中，黑板擦盛放件的一端固定连接铰链支撑部，铰链支撑部和槽形壳体之间通过旋转轴形成铰链连接副，通过定位销对铰链支撑部和旋转轴进行转动连接，黑板擦盛放件的另一端固定连接一个表面光滑的小圆柱，通过驱动小圆柱进行升降运动，进而使黑板擦盛放件载着待除尘的黑板擦绕着旋转轴进行俯仰摆动；能量转化机构为震动发生器，主要由黑板擦震动装置和凸轮机构构成，在设备舱中，黑板擦震动装置位于黑板擦盛放件的下方，黑板擦震动装置为一系列刚性杆件组成的排杆组件，每根刚性杆件的两端皆通过槽形壳体上设置的定位孔支撑固定安装，当小圆柱升起到极限高度后，黑板擦盛放件向上摆动也到极限位置，随着小圆柱的回落，黑板擦盛放件载着待除尘的黑板擦向下急速回落，当小圆柱回落到接近下部极限位置时，黑板擦盛放件的底部与刚性杆件发生硬性的机械冲击碰撞，使黑板擦盛放件载着待除尘的黑板擦发生剧烈震动，从而将待除尘的黑板擦的刷毛上附着的粉尘被震落，粉尘最终飘落到槽形壳体内底部被收集起来；凸轮机构设置于设备舱中，凸轮机构的主动凸轮组件为异形凸轮，槽形壳体形成凸轮机构的机架部分，即异形凸轮的转动轴通过轴承座转动支撑在槽形壳体上，小圆柱为从动件，小圆柱始终位于异形凸轮的转动轴的正上方，小圆柱的轴线与异形凸轮的轴线处于空间平行或空间相交状态，小圆柱的光滑侧面能沿着异形凸轮的外轮廓曲面滑动实现规则运动，即异形凸轮、小圆柱和槽形壳体构成凸轮机构，异形凸轮的外轮廓曲面至少包括由一个偏心凸齿的齿廓面部分，单个偏心凸齿的齿廓面由圆弧形过渡的齿廓曲面和光滑的直平面两部分构成，偏心凸齿的一侧的齿廓曲面与异形凸轮的基圆轮廓面之间通过圆弧形过渡连接形成前部齿根，偏心凸齿的另一侧的直平面与异形凸轮的基圆轮廓面之间连接形成后部齿根，异形凸轮的外轮廓曲面与小圆柱的圆柱侧面之间进行滑动摩擦运动，当小圆柱沿着异形凸轮的单个偏心凸齿的齿廓面滑动时，小圆柱的运动线路为，小圆柱首先从偏心凸齿的前部齿根开始沿着偏心凸齿一侧的齿廓曲面向上滑过，然后经过偏心凸齿的齿顶后，再沿着偏心凸齿另一侧的直平面急速滑落到偏心凸齿的后部齿根位置处，使小圆柱在偏心凸齿的齿顶到齿根之间进行突然降落，当小圆柱碰撞异形凸轮的偏心凸齿的齿根部位时，小圆柱即完成沿着偏心凸齿的齿廓面滑动过程，异形凸轮不断转动，从而驱动小圆柱发生周而复始地降落运动和碰撞震动；动力来源机构为摇杆机构，摇杆机构由一体连接的动力输出轴杆和动力输入柄构成，摇杆机构的动力输出轴杆穿过设置于槽形壳体上的轴套管，使异形凸轮的转动轴与摇杆机构的动力输出轴杆同轴固定相连，在设备舱外部，使用者摇动摇杆机构的动力输入柄，驱动异形凸轮进行转动，使摇杆机构和凸轮机构实现联动，从而驱动黑板擦盛放件载着待除尘的黑板擦绕着旋转轴进行周期性俯仰摆动。

作为本实用新型优选的技术方案，上述能量转化机构还包括震动增强器，震动增强器是由扭转弹簧构造的能量存储和能量释放装置，扭转弹簧套在旋转轴上，扭转弹簧的一端与黑板擦盛放件固定连接，扭转弹簧的另一端与槽形壳体固定连接，当黑板擦盛放件的底部离开刚性杆件向上摆动时，扭转弹簧在黑板擦盛放件和槽形壳体之间发生变形，此时扭转弹簧处于受力绷紧状态，扭转弹簧成为能量存储装置，当黑板擦盛放件回落时，扭转弹簧处于变形自动回复状态，扭转弹簧成为能量释放装置，促使黑板擦盛放件载着待除尘的黑板以更高的加速度回落，从而使黑板擦盛放件到达刚性杆件的碰撞点时的速度和动能增加。

作为本实用新型的第一种改进技术方案，异形凸轮的外轮廓曲面包括由一个偏心凸齿的齿廓面部分，在异形凸轮一个转动周期内，小圆柱进行一次升起运动和一次降落运动，小圆柱除了沿着异形凸轮的偏心凸齿的齿廓面滑动外，小圆柱还沿着异形凸轮的基圆轮廓面滑动。

作为本实用新型的第二种改进技术方案，异形凸轮的外轮廓曲面包括由两个偏心凸齿的齿廓面部分，在异形凸轮一个转动周期内，小圆柱分别进行两次升起运动和两次降落运动。

作为本实用新型的第二种更进一步改进技术方案，异形凸轮的两个偏心凸齿尺寸相同，且两个偏心凸齿的齿间距也相同，即，两个偏心凸齿沿着异形凸轮的基圆线均匀分布。

作为本实用新型的第三种改进技术方案，异形凸轮的外轮廓曲面包括由三个偏心凸齿的齿廓面部分，在异形凸轮一个转动周期内，小圆柱分别进行三次升起运动和三次降落运动。

作为本实用新型的第三种更进一步改进技术方案，异形凸轮的三个偏心凸齿尺寸彼此相同，且任意两个相邻的偏心凸齿的齿间距也相同，即，三个偏心凸齿沿着异形凸轮的基圆线均匀分布。

作为本实用新型的第四种改进技术方案，异形凸轮的外轮廓曲面包括由四个偏心凸齿的齿廓面部分，在异形凸轮一个转动周期内，小圆柱分别进行四次升起运动和四次降落运动。

作为本实用新型的第四种更进一步改进技术方案，异形凸轮的四个偏心凸齿尺寸彼此相同，且任意两个相邻的偏心凸齿的齿间距也相同，即，四个偏心凸齿沿着异形凸轮的基圆线均匀分布。

作为本实用新型的另外的改进技术方案，固定压紧板与黑板擦盛放件相互连接构成一个滑槽锁紧机构，利用待除尘黑板擦毛刷的弹性，将待除尘黑板擦压紧固定在黑板擦盛放件中。

本实用新型与现有技术相比较，具有如下实质性特点和优点：

1. 本实用新型利用人工摇动手柄产生的动力通过扭转弹簧储存在弹簧中，再通过其他一系列机械结构加上自身的重力势能再转化为震动能，从而使黑板擦能够在所设计的黑板擦除粉器中利用源源不断的震动能量上下震动。

2. 本实用新型黑板擦粉尘清除装置将黑板擦上的粉笔灰尘快速有效地清除，显著提高教师们的教学效率及学生们的学习效率，采取纯机械结构，制作加工容易，除尘效果良好，适于推广应用。

附图说明

附图1是本实用新型实施例一黑板擦粉尘清除装置整体结构示意图。

附图2是本实用新型实施例一黑板擦粉尘清除装置的分解结构示意图。

附图3是本实用新型实施例一黑板擦粉尘清除装置的工作原理流程图。

附图4是本实用新型实施例一的黑板擦盛放件结构示意图。

附图5是图4的A向视图。

附图6是本实用新型实施例一的异形凸轮结构图。

附图7是本实用新型实施例一的动力来源机构和能量转化机构的系统结构示意图。

附图8是本实用新型实施例二的异形凸轮结构图。

附图9是本实用新型实施例二的动力来源机构和能量转化机构的系统结构示意图。

附图10是本实用新型实施例三的异形凸轮结构图。

附图11是本实用新型实施例三的动力来源机构和能量转化机构的系统结构示意图。

附图12是本实用新型实施例四的异形凸轮结构图。

附图13是本实用新型实施例四的动力来源机构和能量转化机构的系统结构示意图。

具体实施方式

本实用新型的优选实施例结合附图说明如下：

实施例一：

在本实施例中，参见图1～图7，一种黑板擦粉尘清除装置，由除尘器外壳Ⅳ、除尘器封盖Ⅲ、动力来源机构Ⅰ和能量转化机构Ⅱ四部分构成，除尘器封盖Ⅲ和除尘器外壳Ⅳ扣合形成封闭的设备舱，用来隔离除尘时产生的机械噪音及防止灰尘到处飘散，防止在对黑板擦4除尘时污染环境，能量转化机构Ⅱ主要设置于设备舱中，动力来源机构Ⅰ将来自设备舱外部的能量传递给能量转化机构Ⅱ，再由能量转化机构Ⅱ通过释放能量对黑板擦4进行除尘，具体为：除尘器外壳Ⅳ为槽形壳体15，除尘器封盖Ⅲ是带有把手的封盖12，槽形壳体15的上口与封盖12的下口相配合，通过相互扣合密封围合形成设备舱的内腔的外围护系统；待除尘的黑板擦4的正面刷毛朝下安置于黑板擦盛放件3形成的固定框中，黑板擦安装固定装置对待除尘的黑板擦4进行固定，黑板擦安装固定装置由固定压紧板5和悬空支撑架9构成，悬空支撑架9与黑板擦盛放件3的焊接连接，形成待除尘的黑板擦4的支撑托架，固定压紧板5与黑板擦盛放件3通过配合连接后，对待除尘的黑板擦4的背面板进行压紧固定，将待除尘黑板擦4压紧固定在黑板擦盛放件3中，黑板擦盛放件3的一端固定连接铰链支撑部11，旋转轴7同时通过槽形壳体15的小孔和铰链支撑部11上的小孔，将槽形壳体15和黑板擦盛放件3转动连接起来，使铰链支撑部11和槽形壳体15之间通过旋转轴7形成铰链连接副，通过定位销8对铰链支撑部11和旋转轴7进行转动连接，旋转轴7的一端是自封档的，即旋转轴7自封档端的直径大于槽形壳体15的小孔的直径，而旋转轴7的另一端即采用定位销8穿过旋转轴7上的销控固定，防止旋转轴7脱离出来，这样还能更加方便黑板擦盛放件3安装和拆卸，黑板擦盛放件3的另一端固定连接一个表面光滑的小圆柱13，通过驱动小圆柱13进行升降运动，进而使黑板擦盛放件3载着待除尘的黑板擦4绕着旋转轴7进行俯仰摆动；能量转化机构Ⅱ为震动发生器，主要由黑板擦震动装置和凸轮机构构成，在设备舱中，黑板擦震动装置位于黑板擦盛放件3的下方，黑板擦震动装置为一系列刚性杆件10组成的排杆组件，如图2和图7，刚性杆件10总共包括9根，每根刚性杆件10的两端皆通过槽形壳体15上设置的定位孔16并进行焊接固定，当小圆柱13升起到极限高度后，黑板擦盛放件3向上摆动也到极限位置，随着小圆柱13的回落，黑板擦盛放件3载着待除尘的黑板擦4向下急速回落，当小圆柱13回落到接近下部极限位置时，黑板擦盛放件3的底部与刚性杆件10发生硬性的机械冲击碰撞，使黑板擦盛放件3载着待除尘的黑板擦4发生剧烈震动，从而将待除尘的黑板擦4的刷毛上附着的粉尘被震落，粉尘最终飘落到槽形壳体15内底部被收集起来；凸轮机构设置于设备舱中，凸轮机构的主动凸轮组件为异形凸轮2，槽形壳体15形成凸轮机构的机架部分，即异形凸轮2的转动轴通过轴承座转动支撑在槽形壳体15上，小圆柱13为从动件，小圆柱13始终位于异形凸轮2的转动轴的正上方，小圆柱13的轴线与异形凸轮2的轴线处于空间平行或空间相交状态，小圆柱13的光滑侧面能沿着异形凸轮2的外轮廓曲面滑动实现规则运动，即异形凸轮2、小圆柱13和槽形壳体15构成凸轮机构，异形凸轮2的外轮廓曲面至少包括由一个偏心凸齿的齿廓面部分，单个偏心凸齿的齿廓面由圆弧形过渡的齿廓曲面和光滑的直平面两部分构成，偏心凸齿的一侧的齿廓曲面与异形凸轮2的基圆轮廓面之间通过圆弧形过渡连接形成前部齿根，偏心凸齿的另一侧的直平面与异形凸轮2的基圆轮廓面之间连接形成后部齿根，异形凸轮2的外轮廓曲面与小圆柱13的圆柱侧面之间进行滑动摩擦运动，当小圆柱13沿着异形凸轮2的单个偏心凸齿的齿廓面滑动时，小圆柱13的运动线路为，小圆柱13首先从偏心凸齿的前部齿根开始沿着偏心凸齿一侧的齿廓曲面向上滑过，然后经过偏心凸齿的齿顶后，再沿着偏心凸齿另一侧的直平面急速滑落到偏心凸齿的后部齿根位置处，使小圆柱13在偏心凸齿的齿顶到齿根之间进行突然降落，当小圆柱13碰撞异形凸轮2的偏心凸齿的齿根部位时，小圆柱13即完成沿着偏心凸齿的齿廓面滑动过程，异形凸轮2不断转动，从而驱动小圆柱13发生周而复始地降落运动和碰撞震动；动力来源机构Ⅰ为摇杆机构1，摇杆机构1由一体连接的动力输出轴杆和动力输入柄构成，摇杆机构1的动力输出轴杆穿过设置于槽形壳体15上的轴套管14，利用紧定螺钉，使异形凸轮2的转动轴与摇杆机构1的动力输出轴杆同轴紧定相连，在设备舱外部，使用者摇动摇杆机构1的动力输入柄，驱动异形凸轮2进行转动，使摇杆机构1和凸轮机构实现联动，从而驱动黑板擦盛放件3载着待除尘的黑板擦4绕着旋转轴7进行周期性俯仰摆动。在本实施例中，参见图1和图2，由于本实施例黑板擦粉尘清除装置完全是以机械结构组成，因此不可避免随着连接机构间的相互运动跟接触，如摇杆机构1及轴套管14之间的相互转动、异形凸轮2与小圆柱13之间的滑动以及黑板擦盛放件3与刚性杆件10之间的碰撞等，这都会造成很大噪音，在槽形壳体15上加上除尘器封盖Ⅲ，可以起减小噪音的作用。另一方面，由于本实施例黑板擦粉尘清除装置的除尘原理是利用碰撞产生的震动力将粘在黑板擦4的粉笔灰尘震落下来，而粉笔灰尘质量很轻，因此在震动过程中，若无除尘器封盖Ⅲ，则除掉的粉笔灰尘会飞出除尘器外面，造成环境污染。在本实施例中，参见图1、图2、图4、图5和图7，槽形壳体15还用来支撑机械运动系统各支点轴，槽形壳体15不仅仅只是一个外面一层金属材料或其他刚性材料组成，在槽形壳体15的两边各设有一个小孔，以便旋转轴7能沟通过这两个小孔及黑板擦盛放件3一端上的铰链支撑部11上的两小孔，将黑板擦盛放件3转动连接在槽形壳体15上。此外，在槽形壳体15上还设有支撑刚性杆件10的支撑孔，将刚性杆件10于槽形壳体15焊接连接，使刚性杆件10在碰撞过程中的担当受力体，黑板擦4下降与刚性杆件10进行碰撞，产生反冲力，反冲力将粉笔灰尘清除掉。在本实施例中，在图1、图2和图7中，黑板擦除尘的动力来源是人为提供的，摇杆机构1通过人为持续不断转动动力输入柄，将从人工处获得的连续不断的动能提供给动力来源机构Ⅰ后方的能量转化机构Ⅱ，动力来源机构Ⅰ采用的是摇杆机构1来提供动力，其特点是体积小，方便人为操作。凸轮机构连接在摇杆机构1的动力输出轴杆末端，使凸轮机构的异形凸轮2的转动轴固定在摇杆机构上，异形凸轮2随着摇杆机构1做圆周运动。异形凸轮2能够起连接动力来源机构Ⅰ和能量转化机构Ⅱ的作用，还通过此异形凸轮2，使动能由存储在原来的圆周运动过程中转变为存储在黑板擦4的上下来回运动过程中。具体操作是，当人为摇杆机构1后，摇杆机构1带着动力输出轴杆末端的异形凸轮2做圆周运动，异形凸轮2将动力来源机构Ⅰ及其后方的能量转化机构Ⅱ机械衔接起来，异形凸轮2不断转动之后，与它做滑动摩擦运动的小圆柱13会随之在异形凸轮2的突齿上滑动，由于异形凸轮2的外轮廓结构特点，每当小圆柱13滑动到异形凸轮2的突齿的顶点时，与小圆柱13焊接在一起的黑板擦盛放件3的一端也会随之上升，当小圆柱13滑过异形凸轮2的突齿的顶点时，向异形凸轮2的突齿的齿根下落跳跃时，由于重力的作用，黑板擦盛放件3及其内的黑板擦4会产生一个突兀性的跳跃，当黑板擦盛放件3与焊接在槽形壳体15上的刚性杆件10相撞时，会产生一个较大的震动力。根据异形凸轮2与小圆柱3相互滑动的运动关系，它们之间会存在很严重的磨损情况，因此异形凸轮2与小圆柱13采用耐磨性高且不易生锈的不锈钢材料，耐锈材料能够起表面光滑的作用。

本实施例黑板擦粉尘清除装置工作原理为：

结合图2和图7，通过动力来源装置Ⅰ人为转动摇杆机构1的动力输入柄时，同时带动动力输出轴杆转动，并进一步使安装在动力输出轴杆的末端的异形凸轮2转动，异形凸轮2与黑板擦盛放件3前端的滑动的小圆柱13相互摩擦，这其实是转动摇杆机构1带动异形凸轮2在小圆柱13上滑动的过程，因摇杆机构Ⅰ及异形凸轮2固定在槽形壳体15上，因此当异形凸轮2不断转动，与其做滑动摩擦接触的小圆柱13与黑板擦盛放件3会在挤压力的推动下往上升，随着小圆柱13滑过异形凸轮2上的突齿时，黑板擦盛放件3会带着其固定着的黑板擦4急剧下降，一直到达与焊接在槽形壳体15上的刚性杆件10相撞位置处，这时黑板擦盛放件3经受刚性杆件10的阻挡碰撞而停止下降，相撞的瞬间，在重力的作用下，黑板擦4及黑板擦盛放件3的重力势能完全转变为相撞时产生的震动能，震动能将黑板擦4上的粉笔灰尘震掉。本实施例黑板擦粉尘清除装置利用人工提供的动力，通过黑板擦除尘器的机械结构作用，将黑板擦上的粉笔灰尘快速有效地清除掉，提高老师们的教学效率及同学们的学习效率。

在本实施例中，在图2、图3和图7中，能量转化机构Ⅱ还包括震动增强器，震动增强器是由扭转弹簧6构造的能量存储和能量释放装置，扭转弹簧6套在旋转轴7上，扭转弹簧6的一端与黑板擦盛放件3固定连接，扭转弹簧6的另一端与槽形壳体15固定连接，当黑板擦盛放件3的底部离开刚性杆件10向上摆动时，扭转弹簧6在黑板擦盛放件3和槽形壳体15之间发生变形，此时扭转弹簧6处于受力绷紧状态，扭转弹簧6成为能量存储装置，当黑板擦盛放件3回落时，扭转弹簧6处于变形自动回复状态，扭转弹簧6成为能量释放装置，促使黑板擦盛放件3载着待除尘的黑板以更高的加速度回落，从而使黑板擦盛放件3到达刚性杆件10的碰撞点时的速度和动能增加。在本实施例中，由于黑板擦盛放件3和槽形壳体15通过旋转轴7固定在一起，黑板擦盛放件3能绕着旋转轴7做圆周运动，在旋转轴7上套有一根扭转弹簧6，扭转弹簧6的一端固定紧靠在黑板擦盛放件3上，另一端固定紧靠在槽形壳体15上，因黑板擦盛放件3与槽形壳体15之间的间隙较小，因此扭转弹簧6已经处于受力绷紧状态，保证扭转弹簧6在旋转轴7上能够固定定位。当人工摇动摇杆机构1的动力输入柄后，黑板擦盛放件3会随之上升，这时黑板擦盛放件3与旋转轴7固定的一端就会绕旋转轴7旋转，使得黑板擦盛放件3挤压扭转弹簧6，向扭转弹簧6做功，扭转弹簧6会越压越紧，储存能量，当小圆柱13滑动越过异形凸轮2的齿顶时，在黑板擦盛放件3下降的过程中，扭转弹簧6中储存的能量就会释放出来，推动黑板擦盛放件3加速下降，同时产生更大的震动能，这是扭转弹簧6中的弹性势能转化为震动能的过程。

在本实施例中，能量转化机构Ⅱ是将人工获得的摇杆动能转变为最终黑板擦4上下来回振动的震动能量，能量转化机构Ⅱ是黑板擦粉尘的清除的核心工作部分，也是本实施例黑板擦粉尘清除装置的关键机械系统，能量转化机构Ⅱ在将人为动能转变为最终黑板擦4与刚性杆件10相撞所产生的震动能之间，有两次能量转化的过程：

1. 首先是人工动能转变为重力势能，再变为震动能量的变换过程。在这一过程中，摇摇杆机构1的动力输出轴杆与轴套管14之间能够相对转动，动力输出轴杆末端再紧连带动异形凸轮2转动，异形凸轮2又驱动小圆柱13做上下往复滑动运动，使黑板擦盛放件3绕旋转轴7俯仰往复摆动。当摇杆机构1带动异形凸轮2持续不断地转动时，利用异形凸轮2的突齿的齿状外形结构，与之滑动接触的小圆柱13带动黑板擦盛放件3及在黑板擦盛放件3内的黑板擦4进行间歇性的上下运动，且每次向下运动时，由于黑板擦盛放件3和黑板擦4的重力作用，每次都是一个突兀性的跳跃过程，当到达最低点时，黑板擦4与刚性杆件10撞击会产生一个瞬间的碰撞振动力，从而震掉黑板擦4上面的灰尘。

2. 其次是人工动能转变为扭转弹簧6的弹性势能储存起来，再变为震动能量的转换过程。在这一过程中，与上述能量转化过程不同，在旋转轴7上面套了一根扭转弹簧6，扭转弹簧6与旋转轴7之间能够相对转动，黑板擦盛放件3与槽形壳体15之间的小间隙促使扭转弹簧6保持稍绷紧状态，使扭转弹簧6起到蓄能作用。当黑板擦盛放件3的一端随着异形凸轮2的转动而上升时，这时黑板擦盛放件3另一端则会由于绕着旋转轴7旋转，扭转弹簧6会受力变形变得越来越紧，扭转弹簧6内的弹性势能会越来越多，而随着小圆柱13滑过异形凸轮2的突齿最高点后，黑板擦盛放件3一端快速下降时，由于扭转弹簧6中积聚的弹性势能释放，会黑板擦盛放件3另一端加速下降，这样加上上述过程中重力势能的转变，最终使黑板擦4与刚性杆件10相撞被加强时，产生的震动能更大，粘在黑板擦4上的粉笔灰尘也更容易清理干净。

本实施例黑板擦粉尘清除装置通过摇杆机构1人为转动手柄时，同时带动异形凸轮2转动，致使黑板擦盛放件3的一端往上升，黑板擦盛放件3的另一端则绕着旋转轴7进行圆周运动，推动扭转弹簧6储存能量，随着小圆柱13滑过异形凸轮2上的一个突齿的齿形路径时，黑板擦盛放件3在自身重力及扭转弹簧6弹力释放双重作用下，带着黑板擦盛放件3里面固定着的黑板擦4急剧下降，与焊接在外壳上的刚性杆件10相撞，瞬间产生极大震动能，震动能将黑板擦4上的粉笔灰尘震掉。

在本实施例中，在图6和图7中，异形凸轮2的外轮廓曲面包括由一个偏心凸齿的齿廓面部分，在异形凸轮2一个转动周期内，小圆柱13进行一次升起运动和一次降落运动，小圆柱13除了沿着异形凸轮2的偏心凸齿的齿廓面滑动外，小圆柱13还沿着异形凸轮2的基圆轮廓面滑动，每转动一圈摇杆机构1的动力输入柄，对黑板擦4施加一次震动。

实施例二：

本实施例与实施例一基本相同，特别之处在于：

在本实施例中，在图8和图9中，异形凸轮2的外轮廓曲面包括由两个偏心凸齿的齿廓面部分，在异形凸轮2一个转动周期内，小圆柱13分别进行两次升起运动和两次降落运动，每转动一圈摇杆机构1的动力输入柄，对黑板擦4施加两次震动。

在本实施例中，在图8和图9中，异形凸轮2的两个偏心凸齿尺寸相同，且两个偏心凸齿的齿间距也相同，即，两个偏心凸齿沿着异形凸轮2的基圆线均匀分布，黑板擦4发生两次震动能量基本相同，除尘效果基本相同。

实施例三：

本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：

在本实施例中，在图10和图11中，异形凸轮2的外轮廓曲面包括由三个偏心凸齿的齿廓面部分，在异形凸轮2一个转动周期内，小圆柱13分别进行三次升起运动和三次降落运动，每转动一圈摇杆机构1的动力输入柄，对黑板擦4施加三次震动。

在本实施例中，在图10和图11中，异形凸轮2的三个偏心凸齿尺寸彼此相同，且任意两个相邻的偏心凸齿的齿间距也相同，即，三个偏心凸齿沿着异形凸轮2的基圆线均匀分布，黑板擦4发生三次震动能量基本相同，除尘效果基本相同。

实施例四：

本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：

在本实施例中，在图12和图13中，异形凸轮2的外轮廓曲面包括由四个偏心凸齿的齿廓面部分，在异形凸轮2一个转动周期内，小圆柱13分别进行四次升起运动和四次降落运动，每转动一圈摇杆机构1的动力输入柄，对黑板擦4施加四次震动。

在本实施例中，在图12和图13中，异形凸轮2的四个偏心凸齿尺寸彼此相同，且任意两个相邻的偏心凸齿的齿间距也相同，即，四个偏心凸齿沿着异形凸轮2的基圆线均匀分布，黑板擦4发生四次震动能量基本相同，除尘效果基本相同。

实施例五：

本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：

在本实施例中，固定压紧板5和黑板擦盛放件3上的翻边相互配合，使固定压紧板5与黑板擦盛放件3相互连接构成一个滑槽锁紧机构，固定压紧板5和悬空支撑架9共同作用，利用待除尘黑板擦4毛刷的弹性，将待除尘黑板擦4压紧固定在黑板擦盛放件3中，滑槽锁紧机构使待除尘黑板擦4的安装和去除更加方便，方便教师在教学间隙对黑板擦进行除尘操作，将黑板擦除尘对教学的影响降到最低限度。

上面结合附图对本实用新型实施例进行了说明，但本实用新型不限于上述实施例，还可以根据本实用新型的实用新型创造的目的做出多种变化，凡依据本实用新型技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，只要符合用于本实用新型黑板擦粉尘清除装置的结构和构造原理，都属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1. 一种黑板擦粉尘清除装置，其特征在于，由除尘器外壳（Ⅳ）、除尘器封盖（Ⅲ）、动力来源机构（Ⅰ）和能量转化机构（Ⅱ）四部分构成，所述除尘器封盖（Ⅲ）和所述除尘器外壳（Ⅳ）扣合形成封闭的设备舱，所述能量转化机构（Ⅱ）主要设置于所述设备舱中，所述动力来源机构（Ⅰ）将来自设备舱外部的能量传递给所述能量转化机构（Ⅱ），再由所述能量转化机构（Ⅱ）通过释放能量对黑板擦（4）进行除尘，具体为：

所述除尘器外壳（Ⅳ）为槽形壳体（15），所述除尘器封盖（Ⅲ）是带有把手的封盖（12），所述槽形壳体（15）的上口与所述封盖（12）的下口相配合，通过相互扣合密封围合形成所述设备舱的内腔的外围护系统；

待除尘的黑板擦（4）的正面刷毛朝下安置于所述黑板擦盛放件（3）形成的固定框中，黑板擦安装固定装置对待除尘的黑板擦（4）进行固定，所述黑板擦安装固定装置由固定压紧板（5）和悬空支撑架（9）构成，所述悬空支撑架（9）与所述黑板擦盛放件（3）的固定连接形成待除尘的黑板擦（4）的支撑托架，所述固定压紧板（5）与所述黑板擦盛放件（3）通过配合连接后，对待除尘的黑板擦（4）的背面板进行压紧固定，将待除尘黑板擦（4）压紧固定在所述黑板擦盛放件（3）中，所述黑板擦盛放件（3）的一端固定连接铰链支撑部（11），所述铰链支撑部（11）和所述槽形壳体（15）之间通过旋转轴（7）形成铰链连接副，通过定位销（8）对所述铰链支撑部（11）和所述旋转轴（7）进行转动连接，所述黑板擦盛放件（3）的另一端固定连接一个表面光滑的小圆柱（13），通过驱动所述小圆柱（13）进行升降运动，进而使所述黑板擦盛放件（3）载着待除尘的黑板擦（4）绕着所述旋转轴（7）进行俯仰摆动；

所述能量转化机构（Ⅱ）为震动发生器，主要由黑板擦震动装置和凸轮机构构成，在所述设备舱中，所述黑板擦震动装置位于所述黑板擦盛放件（3）的下方，所述黑板擦震动装置为一系列刚性杆件（10）组成的排杆组件，每根所述刚性杆件（10）的两端皆通过所述槽形壳体（15）上设置的定位孔（16）支撑固定安装，当所述小圆柱（13）升起到极限高度后，所述黑板擦盛放件（3）向上摆动也到极限位置，随着所述小圆柱（13）的回落，所述黑板擦盛放件（3）载着待除尘的黑板擦（4）向下急速回落，当所述小圆柱（13）回落到接近下部极限位置时，所述黑板擦盛放件（3）的底部与所述刚性杆件（10）发生硬性的机械冲击碰撞，使所述黑板擦盛放件（3）载着待除尘的黑板擦（4）发生剧烈震动，从而将待除尘的黑板擦（4）的刷毛上附着的粉尘被震落，粉尘最终飘落到所述槽形壳体（15）内底部被收集起来；

所述凸轮机构设置于所述设备舱中，所述凸轮机构的主动凸轮组件为异形凸轮（2），所述槽形壳体（15）形成所述凸轮机构的机架部分，即所述异形凸轮（2）的转动轴通过轴承座转动支撑在所述槽形壳体（15）上，小圆柱（13）为从动件，所述小圆柱（13）始终位于所述异形凸轮（2）的转动轴的正上方，所述小圆柱（13）的轴线与所述异形凸轮（2）的轴线处于空间平行或空间相交状态，所述小圆柱（13）的光滑侧面能沿着所述异形凸轮（2）的外轮廓曲面滑动实现规则运动，即所述异形凸轮（2）、所述小圆柱（13）和所述槽形壳体（15）构成所述凸轮机构，所述异形凸轮（2）的外轮廓曲面至少包括由一个偏心凸齿的齿廓面部分，单个偏心凸齿的齿廓面由圆弧形过渡的齿廓曲面和光滑的直平面两部分构成，偏心凸齿的一侧的齿廓曲面与所述异形凸轮（2）的基圆轮廓面之间通过圆弧形过渡连接形成前部齿根，偏心凸齿的另一侧的直平面与所述异形凸轮（2）的基圆轮廓面之间连接形成后部齿根，所述异形凸轮（2）的外轮廓曲面与所述小圆柱（13）的圆柱侧面之间进行滑动摩擦运动，当所述小圆柱（13）沿着所述异形凸轮（2）的单个偏心凸齿的齿廓面滑动时，所述小圆柱（13）的运动线路为，所述小圆柱（13）首先从偏心凸齿的前部齿根开始沿着偏心凸齿一侧的齿廓曲面向上滑过，然后经过偏心凸齿的齿顶后，再沿着偏心凸齿另一侧的直平面急速滑落到偏心凸齿的后部齿根位置处，使所述小圆柱（13）在偏心凸齿的齿顶到齿根之间进行突然降落，当所述小圆柱（13）碰撞所述异形凸轮（2）的偏心凸齿的齿根部位时，所述小圆柱（13）即完成沿着偏心凸齿的齿廓面滑动过程，所述异形凸轮（2）不断转动，从而驱动所述小圆柱（13）发生周而复始地降落运动和碰撞震动；

所述动力来源机构（Ⅰ）为摇杆机构（1），所述摇杆机构（1）由一体连接的动力输出轴杆和动力输入柄构成，所述摇杆机构（1）的动力输出轴杆穿过设置于所述槽形壳体（15）上的轴套管（14），使所述异形凸轮（2）的转动轴与所述摇杆机构（1）的动力输出轴杆同轴固定相连，在所述设备舱外部，使用者摇动所述摇杆机构（1）的动力输入柄，驱动所述异形凸轮（2）进行转动，使所述摇杆机构（1）和所述凸轮机构实现联动，从而驱动所述黑板擦盛放件（3）载着待除尘的黑板擦（4）绕着所述旋转轴（7）进行周期性俯仰摆动。

2.根据权利要求1所述的黑板擦粉尘清除装置，其特征在于：所述能量转化机构（Ⅱ）还包括震动增强器，所述震动增强器是由扭转弹簧（6）构造的能量存储和能量释放装置，所述扭转弹簧（6）套在所述旋转轴（7）上，所述扭转弹簧（6）的一端与所述黑板擦盛放件（3）固定连接，所述扭转弹簧（6）的另一端与所述槽形壳体（15）固定连接，当所述黑板擦盛放件（3）的底部离开所述刚性杆件（10）向上摆动时，所述扭转弹簧（6）在所述黑板擦盛放件（3）和所述槽形壳体（15）之间发生变形，此时所述扭转弹簧（6）处于受力绷紧状态，所述扭转弹簧（6）成为能量存储装置，当所述黑板擦盛放件（3）回落时，所述扭转弹簧（6）处于变形自动回复状态，所述扭转弹簧（6）成为能量释放装置，促使所述黑板擦盛放件（3）载着待除尘的黑板以更高的加速度回落，从而使所述黑板擦盛放件（3）到达所述刚性杆件（10）的碰撞点时的速度和动能增加。

3.根据权利要求1或2所述的黑板擦粉尘清除装置，其特征在于：所述异形凸轮（2）的外轮廓曲面包括由一个偏心凸齿的齿廓面部分，在所述异形凸轮（2）一个转动周期内，所述小圆柱（13）进行一次升起运动和一次降落运动，所述小圆柱（13）除了沿着所述异形凸轮（2）的偏心凸齿的齿廓面滑动外，所述小圆柱（13）还沿着所述异形凸轮（2）的基圆轮廓面滑动。

4.根据权利要求1或2所述的黑板擦粉尘清除装置，其特征在于：所述异形凸轮（2）的外轮廓曲面包括由两个偏心凸齿的齿廓面部分，在所述异形凸轮（2）一个转动周期内，所述小圆柱（13）分别进行两次升起运动和两次降落运动。

5.根据权利要求4所述的黑板擦粉尘清除装置，其特征在于：所述异形凸轮（2）的两个偏心凸齿尺寸相同，且两个偏心凸齿的齿间距也相同，即，两个偏心凸齿沿着所述异形凸轮（2）的基圆线均匀分布。

6.根据权利要求1或2所述的黑板擦粉尘清除装置，其特征在于：所述异形凸轮（2）的外轮廓曲面包括由三个偏心凸齿的齿廓面部分，在所述异形凸轮（2）一个转动周期内，所述小圆柱（13）分别进行三次升起运动和三次降落运动。

7.根据权利要求6所述的黑板擦上粉尘清除装置，其特征在于：所述异形凸轮（2）的三个偏心凸齿尺寸彼此相同，且任意两个相邻的偏心凸齿的齿间距也相同，即，三个偏心凸齿沿着所述异形凸轮（2）的基圆线均匀分布。

8.根据权利要求1或2所述的黑板擦粉尘清除装置，其特征在于：所述异形凸轮（2）的外轮廓曲面包括由四个偏心凸齿的齿廓面部分，在所述异形凸轮（2）一个转动周期内，所述小圆柱（13）分别进行四次升起运动和四次降落运动。

9.根据权利要求6所述的黑板擦粉尘清除装置，其特征在于：所述异形凸轮（2）的四个偏心凸齿尺寸彼此相同，且任意两个相邻的偏心凸齿的齿间距也相同，即，四个偏心凸齿沿着所述异形凸轮（2）的基圆线均匀分布。

10.根据权利要求1或2所述的黑板擦粉尘清除装置，其特征在于：所述固定压紧板（5）与所述黑板擦盛放件（3）相互连接构成一个滑槽锁紧机构，利用待除尘黑板擦（4）毛刷的弹性，将待除尘黑板擦（4）压紧固定在所述黑板擦盛放件（3）中。

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