头戴式耳机外观结构三维设计

　　日常消费级头戴耳机的结构设计，首先要平衡佩戴舒适度与结构耐用性的矛盾，很多初入行的结构工程师做这类产品时，容易只盯着外观曲面的流畅度，忽略头梁部分的夹持力分布，实际打样后要么夹头感明显，长时间佩戴压迫颞骨位置，要么夹持力不足，用户低头或者小幅运动时耳机容易滑落。这款头戴耳机的头梁采用了弧形渐变曲率设计，不是单一的圆弧过渡，靠近耳罩连接端的曲率更小，贴合头部侧面轮廓的位置做了弧度收窄，头梁内侧的缓冲垫层预留了8mm的压缩形变空间，垫层采用分层密度设计，接触皮肤的表层密度更低，分散局部压力，靠近硬质骨架的部分密度更高，避免长期使用后垫层塌陷失去支撑作用。耳罩部分采用了椭圆形的腔体轮廓，区别于正圆形耳罩的设计，

　　椭圆形轮廓更贴合人耳耳廓的自然形态，耳罩的旋转连接轴预留了三个方向的转动自由度，垂直方向可实现15度的俯仰调节，水平方向可实现20度的内收调节，轴向可实现360度的旋转，适配不同头围、不同耳位的用户佩戴需求，连接轴内部采用阻尼限位结构，转动时的阻尼力控制在0.2N·m，既不会因为阻尼过小导致佩戴时耳罩自行移位，也不会因为阻尼过大让用户调节时需要施加过大的力。从结构装配的角度看，这款耳机的外壳采用上下扣合的装配方式，耳罩外壳的接缝位置设置在侧面非视觉主面，扣合位预留了0.15mm的装配公差，配合超声波焊接工艺实现接缝的紧密贴合，避免日常使用中灰尘、汗液从接缝位置进入腔体内部，影响内部发声单元的使用寿命。

　　头梁与耳罩的连接臂采用内嵌式金属加强筋，外部包裹ABS工程塑料，金属加强筋的厚度控制在1.2mm，既保证连接臂的结构强度，在受到意外拉扯、挤压时不会发生断裂，也不会因为金属件过厚导致整体重量超标，整机组装完成后的整机重量控制在220g以内，长时间佩戴不会对颈椎造成额外的负担。在实际的应用场景中，这类头戴耳机既可以用于日常通勤的音频播放，也可以用于办公场景的语音通话，耳罩的封闭式腔体设计可以实现25dB左右的被动隔音效果，在嘈杂的公共交通环境中也能降低环境噪音对听音效果的影响，耳罩内侧的透气皮革面料做了微穿孔处理，避免长时间佩戴时耳罩内部积汗闷热，提升夏季佩戴的舒适感。设计过程中需要重点把控的尺寸边界包括，

　　头梁的最大伸展长度为35mm，适配头围范围在54cm到62cm之间的绝大多数成年用户，耳罩的内部净空尺寸为长65mm、宽45mm、深20mm，可以完整包裹成年人的耳廓，避免耳罩压耳带来的不适感。发声单元的安装位置设置在耳罩腔体的中心位置，单元与耳罩前盖之间预留了2mm的密封缓冲圈，避免单元工作时的振动传递到外壳产生不必要的谐振，影响音质表现。走线从连接臂的内部空腔穿过，避免走线外露影响外观，也防止日常使用中拉扯线材导致接线脱落，连接臂的走线空腔转角位置都做了R2以上的圆角处理，避免线材长期弯折出现线芯断裂的问题。很多结构设计在建模阶段容易忽略实际使用中的跌落测试要求，这款耳机的四个边角位置都做了R3以上的圆角过渡，外壳壁厚控制在1.8mm，在1.2米高度自由跌落至水泥地面的工况下，外壳不会出现开裂、卡扣松脱的问题，内部的发声单元、接线位置也不会因为冲击出现移位。头梁的伸缩调节档位设置了8个卡位，每个卡位的间距为5mm，卡位的定位弹力控制在0.5N，用户调节头梁长度时可以清晰感受到档位反馈，同时佩戴过程中不会因为头部的小幅活动导致档位自行滑动。耳罩的缓冲垫采用可拆卸设计，用户可以自行更换磨损或者脏污的垫层，垫层与耳罩外壳采用卡扣式连接，拆卸时不需要额外工具，卡扣的扣合力控制在15N，正常佩戴使用时不会脱落，需要更换时稍用力即可取下。