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越野摩托车骑行防护头盔结构设计

项目分类:通用机械零部件 发布时间:2022-02-05 ID:540586
  • 越野摩托车骑行防护头盔结构设计

  这款越野摩托车头盔的结构设计,核心围绕非铺装路面骑行的复杂工况展开,区别于普通公路骑行头盔,其结构冗余量与抗冲击覆盖范围都做了针对性调整。从实际使用场景来看,越野骑行过程中骑手会面临飞石撞击、低速摔车磕碰、树枝剐蹭、颠簸位移等多重风险,因此壳体的曲面弧度没有采用公路头盔的大流线低风阻设计,而是在头顶、侧颞部、后枕部都做了外延式的防护覆盖,尤其是下颌位置的护圈延伸长度比常规街车头盔多出近两公分,能在摔车时避免面部直接接触硬质路面或碎石。

  设计思路上优先考虑了冲击能量的分散路径,壳体外侧的红蓝分色区域并非单纯装饰,红色标识对应的是壳体内部的加强筋排布位置,建模时在这些区域做了局部壁厚加厚,从普通区域的3.2mm壁厚提升至4.5mm,同时在筋位交汇处做了R5的圆角过渡,避免应力集中导致受冲击时壳体开裂。蓝白分界的环形区域是壳体的主要受力圈梁,沿着头围最大周圈布置,相当于在壳体外侧构建了一圈闭合的受力环带,当任意角度受到撞击时,冲击力能沿着这个环带快速分散到整个壳体,避免局部受力过大造成穿透性损伤。

  从安装边界与适配尺寸来看,这款头盔的内腔基础头围适配范围为54cm至62cm,建模时预留了15mm的缓冲层安装厚度,也就是壳体的内腔尺寸比最终佩戴的头围尺寸大出30mm的周圈余量,用来填充EPS缓冲层与舒适内衬,不会出现壳体直接压迫头部的问题。头盔底部的束带安装位设置在两侧下沿的对称位置,安装孔位做了内嵌式设计,束带固定座完全藏在壳体壁厚内部,不会突出外表面造成剐蹭,同时固定座的受力方向沿着圈梁的切线方向布置,摔车时束带的拉力不会直接撕扯壳体局部,而是传导到整个受力环带上,避免固定位撕裂。

  实际使用中,越野骑行时骑手的头部活动幅度比公路骑行大很多,需要频繁抬头观察前方路况、转头规避障碍物,因此头盔的下沿开口做了上抬处理,尤其是后颈位置的壳体下沿比普通头盔高20mm,骑手做最大幅度抬头动作时,壳体下沿不会顶到后颈造成活动受限,同时侧方的开口也预留了足够的空间,佩戴越野风镜时,镜腿不会被壳体挤压造成移位。壳体表面的曲面过渡全部采用G2连续处理,没有尖锐的棱角,一方面摔车时棱角不会造成额外的磕碰伤害,另一方面骑行时的气流能顺着曲面平滑流过,减少高速骑行时的风噪与头盔抖动。

  考虑到越野环境的泥水附着问题,壳体外表面没有设计复杂的凹槽与凸起结构,除了必要的加强筋对应的曲面隆起外,整体外表面光滑流畅,骑行时溅起的泥水会顺着曲面快速滑落,不会在凹槽内积存难以清理。头盔前部的通风口预留位设置在眉骨上方的曲面位置,开口方向斜向上45度,骑行时的迎面气流能直接进入内腔,同时开口位置做了凸起的挡边,能避免泥水直接顺着通风口灌进头盔内部,通风口的内部通道在建模时做了折线走向,即使有少量泥水进入,也会在通道内沉积,不会直接接触到骑手头部。

  从结构强度验证的角度,建模时针对几个常见的撞击点做了受力模拟,包括头顶正上方的垂直撞击、侧颞部的斜向撞击、后枕部的后仰撞击,所有撞击点的形变位移都控制在安全阈值内,不会出现缓冲层被压溃后接触头部的情况。壳体与内部缓冲层的贴合面做了均匀的定位卡点,每隔8cm设置一个高度2mm的圆柱形卡点,缓冲层安装时能直接卡入卡点定位,长期使用也不会出现缓冲层移位的问题,避免防护位置偏移造成的安全隐患。

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