可調式粉筆夾套裝的設計與研究

張重繼+王海洋

【摘 要】本文設計了一款環保可調式粉筆夾套裝，套裝由環保可調式粉筆夾和環保粉筆盒組成。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現粉筆的取放。粉筆盒主要包括整根粉筆存放區和廢棄粉筆頭存放區，整根粉筆存放區是由帶有圓孔的雙層亞克力板制成，廢棄存放區是一個可以推拉的抽屜，便于存放與清理。本環保粉筆夾套裝設計合理、結構簡單、經濟、耐用，徹底改變現有粉筆夾和粉筆盒存在的不足，具有較好的社會效應和經濟效應。

【關鍵詞】粉筆夾；粉筆盒；環保

0 引言

在對國內的粉筆夾、粉筆盒進行了綜合分析，并在學校、社會以及互聯網上做了大量的調查，設計了一款環保可調式粉筆夾套裝，可調式粉筆夾套裝彌補了現有粉筆夾和粉筆盒的不足，具有以下功能及特點：

（1）設有取筆夾及退筆頂塞，可以方便取退粉筆；

（2）通過取筆夾徑向運動實現夾取粉筆長短的調整；

（3）設有粉筆固定夾，實現粉筆與筆筒的橫向固定；

（4）具有紅外線電子教鞭功能；

（5）設有配套環保抽屜式粉筆盒，更具有實用性和方便性。

環保可調式粉筆夾套裝粉筆盒和粉筆夾如圖1.1與圖1.2所示。

1 環保可調式粉筆夾的結構組成及工作原理

1.1 粉筆夾結構組成

為了實現方便取放粉筆，同時可以任意調節粉筆露出筆筒的長短，以及粉筆夾尺寸要符合人機工程學，即不易過大過粗利于單手書寫等要求，設計粉筆夾整體結構如圖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

取筆夾是由三個具有波浪形的彈簧片組成，工作時通過粉筆、筆筒和彈簧片之間的相互作用形成對粉筆的夾緊作用，通過推拉取筆夾實現粉筆的夾取，同時實現粉筆露出筆筒長度的任意調節。

在筆筒底端設有退筆頂塞，當退掉粉筆時拉動取筆夾到最底端，通過退筆頂塞裝有的退筆針推動粉筆到達取筆夾筆爪的頂端，這時再推動取筆夾直到筆筒端口卸掉粉筆頭。

2 環保粉筆盒的結構組成及工作原理

粉筆盒主要由兩個部分組成，分別為粉筆放置區和粉筆頭回收區，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。同時粉筆放置區域下端設計為抽屜式，便于取出折斷的廢棄粉筆。粉筆頭回收區設在粉筆盒底部，內部有一個可以方便取出的抽屜，回收區頂端設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。且在粉筆盒側面安有磁條，方便放置帶有磁鐵的黑板擦。

3 綜合性能的測試

3.1 測試試驗目的

首先檢測環保可調式粉筆夾套裝內部機械零件的動作狀況是否達到所設計的標準。其次在去除粉塵、方便清洗等功能是否達到最佳的效果，筆爪的結構設計是否合理，工作可靠性是否達到要求。

3.2 測試試驗步驟

我們對粉筆夾套裝的性能在不同人群、不同場合、不同使用環境中進行了檢測，對粉筆夾在使用中的舒適度進行檢測，對粉筆夾套裝進行了可靠性驗證。

3.3 測試結論

（1）機械結構各個部分動作正常，狀況良好，無失效現象。

（2）在試驗過程中環保可調式粉筆夾套裝取筆、退筆準確靈活，粉筆盒磁條吸力效果良好。

4 結語

環保可調式粉筆夾套裝采用單元模塊化設計。針對重要零部件進行了理論計算與強度校核，對各零部件的空間布置是否干涉進行了分析，完成了取筆、調節粉筆露出長度及推出廢棄粉筆頭等的結構設計，最后制作出環保可調式粉筆夾套裝。對環保可調式粉筆夾套裝進行了試驗，證明環保可調式粉筆夾套裝具有結構簡單、性能穩定、結實耐用、成本低廉等突出優勢，具有良好的市場前景及推廣價值。

【參考文獻】

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