可调式粉笔夹套装的设计与研究

张重继+王海洋

【摘 要】本文设计了一款环保可调式粉笔夹套装，套装由环保可调式粉笔夹和环保粉笔盒组成。粉笔夹主要由笔筒、取笔夹、退笔座和粉笔固定夹组成，通过取笔夹与退笔座配合使用实现粉笔的取放。粉笔盒主要包括整根粉笔存放区和废弃粉笔头存放区，整根粉笔存放区是由带有圆孔的双层亚克力板制成，废弃存放区是一个可以推拉的抽屉，便于存放与清理。本环保粉笔夹套装设计合理、结构简单、经济、耐用，彻底改变现有粉笔夹和粉笔盒存在的不足，具有较好的社会效应和经济效应。

【关键词】粉笔夹；粉笔盒；环保

0 引言

在对国内的粉笔夹、粉笔盒进行了综合分析，并在学校、社会以及互联网上做了大量的调查，设计了一款环保可调式粉笔夹套装，可调式粉笔夹套装弥补了现有粉笔夹和粉笔盒的不足，具有以下功能及特点：

（1）设有取笔夹及退笔顶塞，可以方便取退粉笔；

（2）通过取笔夹径向运动实现夹取粉笔长短的调整；

（3）设有粉笔固定夹，实现粉笔与笔筒的横向固定；

（4）具有红外线电子教鞭功能；

（5）设有配套环保抽屉式粉笔盒，更具有实用性和方便性。

環保可调式粉笔夹套装粉笔盒和粉笔夹如图1.1与图1.2所示。

1 环保可调式粉笔夹的结构组成及工作原理

1.1 粉笔夹结构组成

为了实现方便取放粉笔，同时可以任意调节粉笔露出笔筒的长短，以及粉笔夹尺寸要符合人机工程学，即不易过大过粗利于单手书写等要求，设计粉笔夹整体结构如图2.1所示，它是由五大部分组成，1.笔筒、2.取笔夹、3.退笔顶塞、4.粉笔固定夹、5.红色激光教鞭。其中取笔夹是由推拉钮、笔爪以及退笔固定座组成，笔爪是由三个波浪形弹簧片组成，退笔顶塞座是由基座及退笔针组成如图2（b）所示。粉笔固定夹是由三个弹簧片及固定卡箍组成，如图2（a）.3所示。

1.2 粉笔夹工作原理

取笔夹是由三个具有波浪形的弹簧片组成，工作时通过粉笔、笔筒和弹簧片之间的相互作用形成对粉笔的夹紧作用，通过推拉取笔夹实现粉笔的夹取，同时实现粉笔露出笔筒长度的任意调节。

在笔筒底端设有退笔顶塞，当退掉粉笔时拉动取笔夹到最底端，通过退笔顶塞装有的退笔针推动粉笔到达取笔夹笔爪的顶端，这时再推动取笔夹直到笔筒端口卸掉粉笔头。

2 环保粉笔盒的结构组成及工作原理

粉笔盒主要由两个部分组成，分别为粉笔放置区和粉笔头回收区，外形尺寸为600mm×460mm×249mm，粉笔夹外形尺寸140mm×3.14×72mm，如图3所示。粉笔放置区由双层亚克力板制成，板上有多排圆孔，放置的粉笔之间具有均匀的空隙便于取笔夹夹取。同时粉笔放置区域下端设计为抽屉式，便于取出折断的废弃粉笔。粉笔头回收区设在粉笔盒底部，内部有一个可以方便取出的抽屉，回收区顶端设有直径略大于粉笔直径的回收孔，这样可以很方便的回收废弃粉笔头和回收盒的清理。且在粉笔盒侧面安有磁条，方便放置带有磁铁的黑板擦。

3 综合性能的测试

3.1 测试试验目的

首先检测环保可调式粉笔夹套装内部机械零件的动作状况是否达到所设计的标准。其次在去除粉尘、方便清洗等功能是否达到最佳的效果，笔爪的结构设计是否合理，工作可靠性是否达到要求。

3.2 测试试验步骤

我们对粉笔夹套装的性能在不同人群、不同场合、不同使用环境中进行了检测，对粉笔夹在使用中的舒适度进行检测，对粉笔夹套装进行了可靠性验证。

3.3 测试结论

（1）机械结构各个部分动作正常，状况良好，无失效现象。

（2）在试验过程中环保可调式粉笔夹套装取笔、退笔准确灵活，粉笔盒磁条吸力效果良好。

4 结语

环保可调式粉笔夹套装采用单元模块化设计。针对重要零部件进行了理论计算与强度校核，对各零部件的空间布置是否干涉进行了分析，完成了取笔、调节粉笔露出长度及推出废弃粉笔头等的结构设计，最后制作出环保可调式粉笔夹套装。对环保可调式粉笔夹套装进行了试验，证明环保可调式粉笔夹套装具有结构简单、性能稳定、结实耐用、成本低廉等突出优势，具有良好的市场前景及推广价值。

【参考文献】

[1]濮良贵，纪名刚.机械设计[M].北京：高等教育出版社，2006. [2]大连理工大学工程图学教研室.机械制图[M]（第六版）.北京：高等教育出版社，2007.endprint