支架式移動黑板的優化設計*

林毅貞

（陽江職業技術學院，廣東陽江 529500）

0 引言

隨著信息技術的發展，現在普遍采用多媒體教學，但是黑板作為一種傳統的教學用具，有利于教師的現場發揮以及控制教學進度，給教學活動帶來很大的方便，在許多教學場所都是不可缺少的。從傳統的意義上講，黑板并非特指黑色的板面，它是一個可以用粉筆等特定的書寫材料反復書寫的平面，板面堅硬，多用于教學，板面多為黑色、墨綠色、白色或米黃色。黑板從移動方式來分類，可分為固定式黑板、轉動式黑板、平行推拉式黑板、開扇式黑板、手提式黑板、支架式黑板等［1］。

支架式黑板一般由書寫板和移動支架組成，也叫支架式移動黑板。其可以隨意移動，根據需要靈活地擺放于不同的位置，具有書寫和演示的功能，廣泛應用于教學、辦公、培訓、家用等場合，滿足不同的人群所需。但是，經過調查研究以及使用移動黑板的教學體會，發現現有的支架式移動黑板還存在著一些不足之處［2］。

（1）移動支架的支撐桿下部一般是T形，伸出板體平面太多，有的伸出長達0.5 m，如圖1 所示。使用者站在板面前方書寫時，注意力一般在板面上，往往忽略腳下的支架，伸出部分容易導致使用者絆腳甚至摔跤，存在著安全隱患。

圖1 支撐桿下部伸出板體平面示意圖

（2）由于板體與支架的連接一般為螺栓連接，使用一段時間時容易松動，當在板面上寫字時，粉筆的作用力對連接處形成力矩，導致板面搖擺不定，寫出的字會變形，所以書寫者經常要用一只手固定板面與支架，另一只手寫字，這樣給教學活動帶來了很大的不方便，直接影響教學效果。

（3）有的支架式移動黑板沒有固定的粉筆槽，板擦和粉筆也無處存放。當要使用粉筆或者板擦時，需要從別的地方尋找，非常不方便；擦黑板時，粉筆灰隨意掉落到地面上，粉塵飛揚有損師生的健康［3］。

（4）黑板和白板不能兩面使用。傳統的黑板幾乎都是單面使用，而且板面的角度固定，這使其使用功能受到限制；此外，傳統的黑板的高度固定不可調，不利于高矮不同的使用者［4］。

1 設計基本思路及方案

1.1 設計思路

為了解決上述問題，本文提出了一種支架式移動黑板的創新設計，旨在解決粉塵滑落和書寫板在書寫過程中的安全性與穩定性問題，為使用者提供方便。

1.2 創新點及設計方案

圖2 所示為一種支架式移動黑板，包括具有黑板面、白板面同時可書寫的磁性書寫板10，以及與書寫板10 通過樞軸70 可360°轉動設置的支架20，支架20 上設置有儲放盒30，該儲放盒30 上具有收集槽，可以用來收集書寫過程中掉落或擦落的粉塵，同時還可以起到收納粉筆、白板筆以及筆擦的目的。

圖2 一種支架式移動黑板的結構

如圖3～4 所示，收集槽301 的中部設置有用于調節寫板10板面傾斜角度和對書寫板10 板面進行固定的限位機構40。限位機構40 包括配置在儲放盒30 的兩側、形成夾裝口401 的第一調節塊41 和第二調節塊42，第一調節塊41 和第二調節塊42朝對應方向分別設置調節螺釘43，調節螺釘43 位于書寫板10的兩側，旋轉兩根螺釘，可把寫板10 的底端夾住，防止使用者書寫時板面搖晃，通過調節前后兩根螺釘螺桿的長度還可以調節板面的傾斜角度［5］，方便書寫。

圖3 儲放盒的結構

圖4 圖3 中40 處的局部放大結構

如圖5 所示，支架包括結構相同、且配置在書寫板10 兩側的第一支撐桿21 和第二支撐桿23，以及連接第一支撐桿21 和第二支撐桿23 的收腳架22，收腳架22 為U 型結構第一支撐桿21 和第二支撐桿23 大致呈三通管狀，由第一接管201、第二接管202 以及第三接管203 組成，其中，第一接管201 通過螺旋調節接頭50 分別與收腳架22 的兩端連接，再通過于第二接管202 和收腳架22 下端均設置有帶有防滑橡膠底座的福馬腳輪60，以此形成三角形結構，一方面整個零部件均可拆卸，方便運輸和收納，另一方面書寫板10 在需要移動時可以隨意移動，在書寫時能夠保持靜止不動，且結構更為穩定，不易翻倒。同時，鑒于使用者書走動，支架20 的收腳設計可有效地防踢腳。

圖5 支架的局部立體結構

如圖6 和圖3 所示，第三接管203可以伸縮，通過旋鈕旋轉鎖緊的方式調節桿長，用來調節書寫板面的高度，使黑白板面翻轉不受阻礙。儲放盒30 的兩側開設有第三接管203 穿設的開口302，開口302 處設置有卡箍31，用以將其固定在第三接管203 上，使整個零部件均可實現拆卸，靈活地應用于教學、辦公、培訓、家用等場合，解決市場上常規的移動黑板在使用中存在的缺點。

圖6 第三接管的結構

2 移動黑板的安全性能分析

根據國家行業標準中黑板安全衛生的要求，移動式黑板在移動時不得松動滑脫，就位后要保證平穩，在使用過程中不得出現尖銳的摩擦聲，板面書寫的光澤度應該在12%以下，不應有因黑板本身的原因產生眩光。書寫面的粉筆附著性及易擦性應符合如下規定：附著性，用熟石膏或碳酸鈣制的粉筆書寫，手感流暢且充實，筆道均勻且線條明顯；擦拭性，用干性黑板擦往復擦拭兩次，沒有清楚的殘留字跡，用濕性黑板擦擦拭，不能有淤積的粉筆殘跡存在。書寫板面按GB／T3505 中的規定，表面粗糙度Ra1.6～3.2 μm，取樣長度2.5 mm，書寫面的顏色應該均勻，有良好的耐光性，要符合GB250 中規定的4 級，書寫表面平整，沒有波紋、龜裂、針孔、斑痕及凹凸不平等缺陷［1］。

2.1 板面質量安全可靠

本設計的支架式移動黑板在符合國家行業標準的前提下進行了改進，為了使移動黑板方便移動，也便于書寫，書寫板不采用較重且易碎的玻璃材料，而是采用金屬夾蜂窩板的結構［6］。

板體的結構如圖7 所示，主材為蜂窩板，前后蜂窩板中間夾有蜂窩板芯，前后蜂窩面板外層還設計有一層金屬面板，金屬面板厚度一般為0.3～0.4 mm，在金屬面板外表面上涂敷有3 層輥涂或者烤漆，使板體的一面涂成黑色或者墨綠色，另一面涂成白色，再用金屬邊框包住整個板體。黑色或者墨綠色的一面經過特殊方式處理使表面粗糙度為Ra1.6～3.2 μm，漆膜附著力達3 級［7］，而且耐沖擊耐磨，不褪色，不脫落，經久耐用，書寫的手感好，不打滑，不反光，字跡清晰，容易寫，也容易擦試，而且用粉筆書寫時粉塵少；白面表面光滑，使用水性白板筆書寫，上色容易附著，書寫清晰順滑，容易擦除。板面整體結實耐用，抗沖擊性能好，表面平整不易變形。雙面磁性板，可使用磁釘掛圖，方便且實用。

圖7 板體的結構

2.2 重心在安全范圍內，防翻倒

因為支架式移動黑板的重力主要集中在板體上，板體各層的材料基本是均勻的，板體又是厚度較小的長方體，具有對稱結構，所以重心在板體的對稱中心上［8］。通過受力分析，板體的重力作用線落在底座的3 個腳輪所圍成的等腰三角形面積內，如圖8 所示。根據結構的穩定性理論，只要結構重心所在點的垂線落在結構與地面接觸所形成的支撐面內，該結構就是穩定的［9］。這種支架式移動黑板符合此理論，所以這是一種穩定的結構。

圖8 黑板體的重力圖

此外，所設計的移動黑板的板面角度是可以調節的。旋轉收集槽的調節螺釘，通過計算，板面與水平面的夾角在75°～85°范圍內可變，由于板面的對稱性，重心仍然落在腳輪所圍成的穩定的三角形范圍內；當需要把板體的黑面與白面調換使用時，可以松開收集槽的調節螺釘，旋轉第一和第二支撐桿的螺旋調節接頭，把板體升高1 cm左右，便可以翻轉板面，把板面翻轉360°后再把書寫板降下來，擰緊第一和第二支撐桿的螺旋調節接頭及連接槽的前后螺釘。在板面的360°旋轉的過程中，雙手對板面施加力矩使它轉動，但其重心不變，仍然落在腳輪所圍成的穩定的三角形范圍內。同時，移動支架中第一接管與收腳架的連接為螺旋調節接頭，通過旋轉螺旋調節接頭可以拉長收腳架與第一接管之間的距離，增大3 個腳輪所形成的支撐面，使該結構更加穩固。

2.3 摩擦力可調，保證書寫穩定

當想要移動黑板時，把腳輪的剎車閥打開，腳輪與地面之間的摩擦為滾動摩擦，摩擦力較小，便可以根據教學的需要隨意移動黑板［10］。

當把移動黑板移到合適的位置后，再把剎車閥按下來，使其處于關閉的狀態，腳輪不再滾動，當寫字或者擦黑板時，有力作用在板面上，腳輪的防滑橡膠底部與地面之間產生相應的摩擦力，阻礙黑板的移動，使黑板處于靜止狀態。以6 號黑板為例，通過測量與計算證明，黑板體的標稱尺寸為高1 000 mm，長1 200 mm，厚度為30 mm，凈重12.3 kg，腳輪的防滑橡膠底部與瓷磚面之間的摩擦因數為0.7，產生最大的靜摩擦力為84 N，而寫字和擦黑板時，粉筆與板擦垂直作用在板面上的力一般不超過10 N，根據力的平衡原理，腳輪與瓷磚面的靜摩擦力等于粉筆與板擦垂直作用在板面上的力，該靜摩擦力遠遠小于最大靜摩擦力，從而使移動黑板整體處于靜止狀態，保證書寫穩定［11－12］。

3 結束語

本文所介紹支架式移動黑板的優化設計具有如下的優點：使用者在書寫時，通過收腳架的設計，可以有效地防絆踢，造型美觀且實用；底部通過腳輪采用三角形布置，一方面可以使結構更為穩定，不易翻倒，另一方面，還可以隨意移動書寫板，為使用者提供方便；此外，該書寫板的底部配設有儲放盒，在收納粉筆、白板筆、筆擦的基礎上，可以用來收集及清理粉筆灰，達到一舉多用、簡單方便的目的；除此之外，黑白板可以兩面使用，兩種選擇，增加用途，且板面角度可調，更有利于消費者使用，市場廣闊；還可調節黑白板的高度，適合不同身高者使用。該支架式移動黑板整體設計體現美觀實用、功能齊全、安全易操作，解決了市場上常規的移動黑板在使用中存在的缺點，具有較高的實用價值和推廣價值。