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流线型全包覆骑行防护头盔结构设计

项目分类:3D模型 发布时间:2021-08-01 ID:216942
  • 流线型全包覆骑行防护头盔结构设计
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这款骑行头盔的结构设计,首先围绕骑行场景下的核心防护需求展开,日常通勤、户外公路骑行过程中,头盔需要在意外碰撞时完成冲击能量的分散吸收,避免头部直接承受刚性冲击。整体采用全包覆的流线卵型外壳曲面,建模阶段优先做了曲面连续性校验,保证外壳曲面G2连续,既可以降低骑行过程中的风阻系数,也能避免曲面棱边在碰撞时产生应力集中点。外壳曲面的弧度设计充分参考了人体头围的统计数据,从额前防护区到后脑包覆区的过渡曲面,完全贴合头部自然轮廓,额前区域的弧形开口预留了护目镜的安装位,曲面弧度匹配常规骑行风镜的边缘轮廓,安装后不会出现缝隙漏风或者干涉佩戴的问题。

从结构分层来看,外壳采用高刚性曲面壳体设计,厚度均匀控制在合理区间,建模时做了等厚曲面偏移校验,避免局部壁厚差异导致的成型缺陷,内层预留的缓冲层安装间隙,完全匹配主流缓冲衬垫的厚度参数,安装边界做了微小的倒扣结构,不需要额外粘接即可完成衬垫的固定,日常拆卸清理也不会出现卡扣断裂的问题。头盔两侧的曲面做了内收处理,保证佩戴时不会遮挡骑行者的侧方视线,耳部位置的曲面预留了足够的镂空空间,不会压迫耳部影响骑行时的环境音判断。

设计过程中重点校核了佩戴的适配边界,头围调节结构的安装位隐藏在后脑区域的曲面内侧,调节旋钮的安装槽做了沉台设计,不会突出外壳表面破坏整体流线造型。头盔底部的边缘曲面做了卷边处理,避免佩戴时硌伤颈部,同时卷边结构也能提升外壳边缘的结构强度,避免轻微磕碰就出现边缘开裂的问题。风阻优化方面,整体卵型曲面的风阻中心点与头部重心重合,高速骑行时不会产生额外的抬头力矩,降低颈部的持续受力。建模阶段还做了碰撞模拟的前置校验,外壳曲面的曲率分布可以在受到正面、侧面撞击时,将冲击力沿着曲面切线方向分散传导,避免冲击力垂直作用在头部单点位置,配合内层缓冲结构的形变吸能,可有效降低碰撞对头部的伤害。

细节结构上,头盔顶部预留了通风道的安装接口,曲面开槽的位置避开了外壳的主受力路径,不会因为开槽降低整体结构强度,通风道的导流曲面可以在骑行时引导气流从头盔内部穿过,提升长时间佩戴的舒适性。绑带的固定座隐藏在外壳内侧的安装柱上,安装柱与外壳做了一体化的加强筋连接,受到拉力时不会出现固定座脱落的问题,绑带的穿出孔做了圆角过渡,避免长期摩擦磨损绑带纤维。

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