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全覆式骑行防护头盔结构设计方案

项目分类:通用机械零部件 发布时间:2024-03-26 ID:744098
  • 全覆式骑行防护头盔结构设计方案
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  这款全覆式防护头盔的结构设计,核心围绕头部防护场景的实际使用需求展开,在曲面壳体成型、视野边界控制、佩戴贴合度三个核心维度做了针对性的结构优化。从实际应用场景来看,该结构可适配两轮骑行、场地竞速、工业作业防护等多类需要头部全覆盖防护的场景,壳体的曲面弧度经过多轮曲率调整,既保证了外部冲击下的应力分散效果,也避免了过大的壳体轮廓带来的风阻提升问题。

  设计过程中首先确定的是佩戴安装边界,以国内成年人群头围统计数据的50百分位到95百分位作为适配区间,壳体内部预留了缓冲衬层的安装空间,壳体下缘的轮廓线沿着下颌、后颈的生理曲线做了收边处理,既不会在佩戴转头时剐蹭衣领或颈部皮肤,也能保证下颌部位的防护覆盖范围,避免传统半覆式头盔下颌区域无防护的缺陷。前部的透明风镜采用大曲率一体化曲面设计,视野覆盖范围从正视前方延伸至两侧余光边界,垂直方向上的视野上缘不遮挡抬头观察路况的视线,下缘刚好延伸至鼻尖上方位置,不会在佩戴时压迫鼻梁,风镜与壳体的连接部位采用双侧转轴结构,转轴位置设置在壳体两侧靠上的区域,翻转风镜时的运动轨迹不会剐蹭壳体表面,同时转轴处预留了阻尼结构的安装位,可保证风镜停留在任意翻转角度不会自行滑落。

  壳体的外形设计采用光滑连续的过渡曲面,没有突兀的棱角或凸起结构,这种设计一方面是为了在受到外部撞击时,让冲击力能够沿着曲面壳体快速分散到整个壳体结构,避免局部应力集中导致壳体破损,另一方面光滑的外表面能够在高速移动时有效降低空气阻力,减少骑行过程中的风噪干扰。壳体的厚度分布做了差异化设计,头顶、后脑这些容易受到直接冲击的区域壳体厚度做了适当增加,侧面靠近耳部的区域在保证结构强度的前提下适当调整厚度,预留了耳部的避让空间,不会压迫佩戴者的耳部影响听觉。风镜的曲面弧度经过光学曲率校验,保证透过风镜观察外部物体时不会产生明显的视物变形,避免影响佩戴者的距离判断,风镜与壳体贴合的边缘位置预留了密封胶条的安装槽,安装胶条后可在风镜闭合时阻挡外部气流、灰尘、飞虫进入头盔内部,提升恶劣天气下的佩戴体验。

  从结构装配的角度来看,整个头盔的部件分为外壳体、风镜组件、内部缓冲衬层、固定绑带四个主要模块,各模块之间的连接结构都做了隐藏式设计,不会在壳体外表面留下突出的连接结构,既保证了外观的整体性,也避免突出结构在碰撞时产生额外的安全隐患。壳体后部的下缘位置预留了绑带调节结构的安装位,可根据不同佩戴者的头围调整绑带的松紧度,保证头盔佩戴时的稳定性,不会在剧烈晃动时出现移位。在建模过程中,所有曲面都做了连续性校验,保证曲面之间的G2连续,避免后续开模成型时出现曲面褶皱、脱模困难的问题,壳体的脱模斜度沿着曲面法线方向做了统一调整,不需要额外添加过多的工艺补正结构就可以满足注塑或模压成型的工艺要求。

  针对实际使用中可能出现的场景,设计时也考虑了佩戴眼镜的兼容性,壳体两侧的内部空间做了适当加宽,不会挤压佩戴框架眼镜的镜腿位置,风镜闭合后也不会与眼镜镜片产生干涉。风镜的材料选型预留了足够的厚度空间,可根据使用场景选择透明防雾、遮光墨镜等不同材质的镜片,不需要调整转轴结构就可以直接替换安装。整个头盔的重心位置经过调整,尽量靠近头部的重心区域,长时间佩戴不会出现颈部前倾疲劳的问题,壳体内部的缓冲衬层安装位采用可拆式结构设计,方便后续衬层的清洁更换,不需要破坏壳体主体结构就可以完成衬层的拆装维护。

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