一种新型多功能教学讲台的研制

黎少辉

徐州工业职业技术学院 江苏徐州 221140

一种新型多功能教学讲台的研制

黎少辉

徐州工业职业技术学院 江苏徐州 221140

教学、科研、家庭三重压力让教师工作不再轻松，平时疏于身体锻炼使教师群体健康状况堪忧。为此，基于高低不平的石头表面刺激脚底的穴位可以提高身体和精神健康的中国传统医学理论，研制一款多功能教学讲台。实践证明，在不影响教师教学的同时，能有效提高教师身体和精神健康，提高教学效率。

教学工作；多功能讲台；身体健康

广东省的一项调查表明在生活中，人们常常关注工人的职业病状况，实际上当前教师患职业病的情况也相当普遍。长期超负荷工作，过度透支体力，平时疏于身体锻炼使教师群体健康状况堪忧，这一状况日趋严重，成为影响学校队伍建设和学校办学质量的重要因素。广东省教育工会曾对全省19所高校近万人的健康状况抽样调查，结果表明，高校教师只有约10%处于基本健康状态，约20%处于各种疾病状态，在剩下70%属亚健康状态的人群中，又约有三分之一到二分之一属重度亚健康，即处于疾病的边缘状态。［1］上海一家医疗保健中心对985名中小学和大专院校骨干教师、学科带头人进行了健康体检，结果显示：教师群体罹患脑血管疾病和心血管病的危险性将近一半，明显高于正常人群。四成人有睡眠障碍，咽炎和鼻部过敏以及患颈椎病的人数近七成。［1］针对平时不锻炼身体的教师，怎样在不影响其工作的同时获得必要的身体锻炼显得十分必要。教学讲台是教师必不可少的活动领域，如果设计一款多功能教学讲台，在满足教师教学工作的同时，又能实现一定健身功能成为一种选择。

1 多功能教学讲台的结构设计

按中国的传统医学理论，高低不平的石头表面可以刺激脚底的穴位。这一理论与针灸有些类似，也就是说，身体的许多部分虽然有些距离很近，有些距离很远，但它们通过穴位连在一起，通过刺激这些穴位，就可以提高身体和精神健康。［2］足部穴位按摩，是指运用按摩手法刺激足部反射区，从而调节相应脏腑器官以及各系统功能，以防病治病的一种疗法。按摩足部穴位，可有效激活脑干网状系统，通过神经反射启动人体的调节机制，使人体相关脏腑的功能得到改善，起到防治疾病的作用。［3］基于此，设计一款普通讲台与健身讲台一体化的多功能教学讲台成为可能，图1为多功能教学讲台结构示意图。

图1 多功能教学讲台结构示意图

该款多功能教学讲台结构由以下模块构成：支撑架1-正三棱柱，2-卡板，3-光电传感器，4-驱动电机，5-传动机构，6-踏板，7-电源开关，8-电源控制模块以外部侧板（图中没有显示）。支撑架和各正三棱柱通过支撑轴装配一起，支撑轴和正三棱柱固定在一起，相对支撑架旋转；正三棱柱的一个面为光面，另两个柱面上有粘有鹅卵石，一个柱面上的鹅卵石较大，另一个柱面上的鹅卵石较小，供不同对象穿软底鞋使用，该凸起对脚部有按摩作用；正三棱柱支撑轴上设置有链轮，各支撑轴上的链轮通过链条连接，由电机驱动，形成传动机构6；踏板7通过旋转轴与卡板3固定在一起，踏板与卡板旋转轴设置有扭簧，便于踏板复位；电源开关8设置在踏板7的下面，并保持一定距离，踏板踏到水平位置时可以触动电源开关；光电传感器对应正三棱柱的棱角，放置在使正三棱柱的一个面为水平面的位置；电机5固定在支撑架上，通过链轮链条驱动正三棱柱。

2 主要部件设计要点

为保证每个正三棱柱翻转一致，不出现打滑或不同步现象，传动机构选择链轮链条传动，且不采用链条张紧轮。因此，链轮中心距及链条节数的确定至关重要。具体确定方法如下：首先逆向确定各部件的尺寸，根据现在教室使用的讲台尺寸，确定整个多功能讲台的尺寸，然后进行局部分割及尺寸分配（这些工作可以在Pro/E软件中完成），利用Pro/E软件分析测量功能得到相邻正三棱柱中心距，再根据选择的链条、链轮标准件参数带入公式（1）计算所需的链条节数，并圆整为偶数，这样不需要过度链节，可方便构成封闭传动环，然后根据圆整的链条节数带入公式（2）反求相邻正三棱柱中心距，并调整正三棱柱的各项尺寸，保证传动机构装配精度

公式中：LP为链条节数，a0为初定中心距，p为节距，z1和z2为两传动链轮齿数

讲台使用的安全性设计是重点，为保证正三棱柱在使用过程中不会翻转，不能仅靠链轮链条传动机构和电机锁死固定，正三棱柱的卡死机构设计尤为重要，卡死机构卡板结构设计如图2所示，主要是靠卡板上的V型卡槽与正三棱柱的棱边相啮合（如图1中的3），从而起到卡死作用。

图2 卡死装置卡板

由于健身模块与传动装置之间存在传动上的误差，以及两个棱柱面上设置有鹅卵石，卡板在与正三棱柱棱边卡紧过程中，存在一定的误差，因此V型卡板上的V型卡槽不能单纯地设置以60°的V型卡槽，需要卡槽设置一个导向纠正阶段，同时，底部设置一个过度矩形卡槽，能够让正三棱柱顺利卡死及脱离。

3 控制电路设计

控制电路设计如图3所示：开关电源输入为220伏交流电，输出24 V直流电源，SA为脚踏开关，KA1为动合开关，踏下踏板触动脚踏开关SA，KA1得电，直流电机M工作；KA2为动断开关，KT为延时继电器，由于光电传感器正对着正三棱柱的棱角，正三棱柱的两个面上装有凸起的鹅卵石，为避免光电传感器误感应，设置了延时继电器KT，让正三棱翻转一定角度以后再启动光电传感器，确定下一次的停止位置。

图3 控制电路图

4 多功能教学讲台的使用过程

多功能教学讲台具体使用过程如下：当想要选用所需要的正三棱柱柱面时，首先用脚踩下脚踏板7，松开卡死正三棱柱的卡板3，当卡板放到水平位置时，踏板触动开关8，电机5工作，通过链条链轮传动机构6带动正三棱柱2翻转（如图4所示），当翻转到一个面为水平位置时，光电传感器4工作，切断电机电源，正三棱柱停止翻转；然后松开踏板7，卡板在扭簧的作用下翻转并卡死正三棱柱，获得一种工作面，该工作面如果是平面，同我们目前用的普通讲台一样，如果选择是鹅卵石面，穿着软底鞋走在上面，即可起到健身作用（如图5所示）。需要更换工作面，重复上述动作即可。

图4 翻转选面过程

图5 健身过程使用状态

5 结束语

大量临床实践证明，刺激足部穴位，对多种疾病具有预防治疗效果。每天脚穿软底鞋踩一阵鹅卵石，无痛苦，无副作用，是一种不可多得的自然疗法。［2］基于此，设计一款多功能教学讲台，结构简单，操作方便。通过实践表明，在不影响教师教学的同时，能有效提高教师身体和精神健康，提高教学效率。

［1］ 林压茗，刘国贤.知识越多越短寿，高校教师三分之一重度亚健康［N］.南方日报，2005-05-23.

［2］ 乐其儿.坚硬石子，柔韧身心［J］.中国健康月刊，2010（6）：88-89.

［3］ 佘广玉，徐桂华，杨莉.足底穴位按摩对高危糖尿病足神经电生理干预作用［J］.南京中医药大学学报，2011，27（2）：131-133.

［4］ 张铁成.基于三维数字人体模型的多媒体讲台人机工程设计［J］.制造业自动化，2013，35（2）：103-105.

［5］ 陈嘉利.我国高校教师健康状况调查及相关对策研究［J］.武汉理工大学学报，2014（5）：806-809.

［6］ 肖冬梅，张友梅.足底穴位按摩及护理干预对早期糖尿病足的疗效观察［J］.当代医学，2014（19）：130-131.

Development of a New Type of Multi-Function Platform for Teaching

Li Shaohui
Xuzhou College of Industrial Technology， Xuzhou， 221140， China

The triple pressure of teaching， research and family let the teachers' work is no longer easy， the poor health of teacher is worrying because usually lack of physical exercise. Therefore develop a multifunctional teaching platform based on the theory of traditional Chinese medicine， that stimulate foot acupuncture point by the rough stone surface can improve the physical and mental health， the practice proved that teachers can effectively improve physical and improve teaching effciency ，and that does not affect the teaching work.

teaching work； multifunctional platform； health

2015-03-04

黎少辉，博士，副教授。

江苏省“青蓝工程”项目（编号：QLGC-2013-04）。