《电子产品结构设计导论》课件-任务1 耳机产品的外观与结构

1.不同造型的几何产品（长方形、圆柱形、圆形）任务1耳机产品的外观与结构0201目录圆柱形：声学优化知识小结长方形：电路适配性03圆形：人体工学设计长方形：电路适配性11.1空间利用率长方形腔体内部空间规整，适合直线型PCB布局，降低布线复杂度。长方形：电路适配性11.2结构强度-棱角设计增加抗弯性-但需避免尖角影响天线信号圆柱形：声学优化22.1声学适配性-轴对称结构减少驻波干扰圆柱形：声学优化22.2电路兼容性-圆柱空间对纽扣电池/环形天线的适配-华为FreeBudsPro拆解分析圆形：人体工学设计33.1佩戴舒适性-无棱角设计圆形：人体工学设计33.2信号干扰问题-金属环屏蔽信号→LDS天线镂空圆形：人体工学设计33.3维修便捷性-卡扣式拆装工具选择（塑料撬棒）2.常用材料分类及特性任务1耳机产品的外观与结构0201目录金属（铝合金）知识小结塑料（ABS/PC）03硅胶/TPU知识小结04陶瓷塑料（ABS/PC）1基体材料绝缘性介电常数耳机外壳（需开孔避让麦克风/天线）特性应用金属（铝合金）2基体材料电磁屏蔽性预留信号窗特性应用局部装饰外壳基体材料硅胶/TPU3基体材料柔性好密封性好防水特性应用耳挂部位肌肤贴合之处华为首款开放式耳机FreeClip，外部TPU材质。硅胶/TPU3小米首款OWS耳机，本体挂耳位置采用了亲肤液态硅胶LSR材料打造OladanceOWSPro全开放式耳机，暗色部分采用了亲肤硅胶材质陶瓷4基体材料高端干压特性应用耳机背盖陶瓷贴片音腔等部位思考与延伸金属（铝合金）知识小结塑料（ABS/PC）硅胶/TPU·是否需要TPU耳挂防止脱落？·塑料外壳如何开孔才能兼顾麦克风收音和防水？·金属装饰件的位置是否会影响天线性能？如果让你设计一款运动耳机，你会如何选材？3.典型工艺对结构设计的影响任务1耳机产品的外观与结构0201目录压铸工艺知识小结注塑工艺033D打印注塑工艺11.1设计要点-壁厚均匀性：≥1.2mm（防止缩痕）-分型线位置：避开外观面与声学孔位注塑工艺11.2结构强度-棱角设计增加抗弯性-但需避免尖角影响天线信号压铸工艺22.1声学适配性-轴对称结构减少驻波干扰压铸工艺22.2电路兼容性-圆柱空间对纽扣电池/环形天线的适配-华为FreeBudsPro拆解分析3D打印33.1佩戴舒适性-无棱角设计3D打印33.2信号干扰问题-金属环屏蔽信号→LDS天线镂空3D打印33.3维修便捷性-卡扣式拆装工具选择（塑料撬棒）4.耳机的产品外壳任务1耳机产品的外观与结构0201目录耳机面壳与耳机杆壳知识小结耳机的材料及固定方式头戴式承重耳机的材料及固定方式11.1外壳材料耳机面壳与耳机杆壳选用塑胶材料PC+ABS，防火等级为UL94V2，成型方式为注塑，颜色为粉色，先注塑素材高光，外表面再进行二喷二烤工艺喷漆处理，即先喷粉色油漆，再喷防刮UV油漆耳机尾塞的材料及表面处理方式选择。耳机的材料及固定方式11.1外壳材料耳机装饰件的材料及表面处理方式选择。耳机装饰件材料选用铝合金，采用机械加工，表面为高亮银色效果。耳机的材料及固定方式11.2固定方式-耳机面壳与耳机杆壳采用卡扣和胶水固定耳机的材料及固定方式11.2固定方式-耳机尾塞采用卡扣和胶水固定在耳机杆壳尾部-耳机装饰件在耳机尾塞与耳机杆壳的中间，可以通过这两个零件夹紧固定，在结构上只需要对耳机装饰件进行限位。耳机外壳骨架设计22.1面壳与杆壳-耳机面壳与耳机杆壳外形尺寸都比较小，但对外形美观度要求很高。二者的结构连接首选卡扣，采用环形卡扣，耳机面壳做母扣，扣位通过斜顶出模，耳机杆壳做公扣，用斜顶或者滑块出模。卡扣设计是关键，不合理的卡扣在接合面会造成明显段差。耳机外壳骨架设计22.2环形卡扣-将环形卡扣切成三段，有利于模具出模-环形卡扣扣合量为0.20～0.25mm，并预留0.10mm左右的加胶空间，以便实配增加卡扣量。将卡扣配合面设计成10°左右的斜面，间隙为0.00～0.03mm，耳机外壳骨架设计22.3限位结构-在耳机杆壳与耳机面壳上设计一个限位结构，间隙为0.05mm5.耳机面壳内部结构设计任务1耳机产品的外观与结构0201目录耳机喇叭的调音孔耳机喇叭的固定结构耳机喇叭的固定结构1-半入耳式的TWS蓝牙耳机喇叭规格很多，常用的规格型号有1029等。超薄喇叭的规格型号有1422。-喇叭通过双面胶固定在耳机面壳上，为了保证比较好的音质效果，喇叭四周通过胶水密封，防止漏音。1.21029喇叭的固定结构1.11029喇叭的尺寸耳机喇叭的固定结构11.31422喇叭结构-在耳机面壳上设计结构限位喇叭1422，间隙为0.05～0.10mm，喇叭通过双面胶固定在耳机面壳上，为了保证比较好的音质效果，喇叭四周通过胶水密封，防止漏音。-喇叭前音腔下的骨位要尽量做低，以减小对喇叭音质的影响。耳机喇叭的调音孔22.1调音孔及调音网-喇叭前音腔设置调音孔，用调音网遮挡，既能满足调音效果又可以防尘。调音网材料有无纺布、尼龙网、钢网等，材料不同厚度也不同，厚度一般为0.10～0.20mm，四周限位间隙为0.10mm，通过双面胶固定调音网。耳机喇叭的调音孔2华为FreeBudsProL型调音孔索尼WF-1000XM4蜂窝状多孔设计耳机喇叭的调音孔22.2出音孔及出音网-喇叭出音孔的大小直接影响声音的大小，出音孔过小会导致播放声音小与音质差，出音孔过大会导致喇叭声音不集中与音质差。按照喇叭规格书的要求设计出音孔的面积。思考与延伸金属（铝合金）知识小结塑料（ABS/PC）1.若在有限空间内集成更大尺寸喇叭，如何重新规划电路板布局？2.调音网的孔径密度变化，是否会影响麦克风的信噪比？3.如何通过仿真软件（如COMSOL）提前预测调音孔对频响曲线的影响？6.耳机杆壳内部结构设计任务1耳机产品的外观与结构0201目录杆壳电池&耳机磁铁知识小结杆壳内部倒模头戴式承重03杆壳PCB固定杆壳内部倒模11.1耳机杆壳内部加胶补平-解决耳机杆壳内部模具倒扣问题的方法是在耳机杆壳内部进行加胶补平处理。杆壳电池&耳机磁铁22.1耳机杆壳的电池固定-电池通过EVA泡棉和双面胶固定在耳机杆壳内，用导线焊接在PCB上，给PCB提供电源。面壳内部结构设计22.2耳机磁铁-耳机杆壳内的磁铁尺寸根据内部空间来设计，磁铁形状可以设计为方形，也可以设计为圆形。通过胶水固定，防止松动。杆壳PCB固定33.1耳机杆壳PCB固定-根据耳机杆壳的内部空间设计PCB的外形，耳机PCB尺寸比较小，但需要布置的电子元器件不少，在设计时需要与电子硬件工程师沟通PCB的尺寸能否满足设计电路的需求。杆壳PCB固定33.2耳机杆壳PCB的正、背面-在PCB上要画出对结构有影响的电子元器件，如LED、MIC、主芯片等，以便检查与耳机杆壳是否存在干涉。在PCB上还要画出焊盘的位置，如喇叭焊盘、电池焊盘等，以方便硬件工程师在设计电路时确定位置。耳机杆壳PCB正面耳机杆壳PCB背面杆壳PCB固定33.3耳机杆壳触摸片此款TWS蓝牙耳机通过触控操作，需要在耳机杆壳内设计一个触摸片，触摸片是金属材质的，可以用铜箔或者定制FPC式触摸片，尺寸及形状根据内部空间来设计。杆壳PCB固定33.3耳机杆壳背部防尘网-耳机杆壳背部有一个孔，用防尘网遮挡防尘，防尘网材料有无纺布、尼龙网、钢网等，材料不同厚度也不一样。思考与延伸金属（铝合金）知识小结塑料（ABS/PC）1.若电池容量增加15%，如何重新规划杆壳内部空间？是否需要压缩PCB面积？2.磁铁与无线充电线圈的距离应如何控制，避免涡流损耗？3.触摸片的接地设计如何避免引入射频噪声？7.耳机尾塞内部结构设计任务1耳机产品的外观与结构0201目录麦克风进音孔尾塞固定结构尾塞固定结构11.1耳机尾塞的固定-耳机尾塞采用卡扣与胶水固定在耳机杆壳上，耳机尾塞做公扣，耳机杆壳做母扣，设计四个卡扣，每侧各两个。尾塞固定结构11.2耳机五金装饰件的固定-根据实际装配的效果，先将耳机五金装饰件套在耳机尾塞上，不能松动，再与耳机杆壳夹紧。-充电五金件共两个，一个是正极，一个是负极，通过焊接的方式将其固定在PCB上。-耳机尾塞开孔以避开充电五金件。麦克风进音孔22.1耳机麦克风尺寸图-耳机麦克风的进音孔设计在耳机尾塞的中间位置，为了保证良好的通话效果，耳机麦克风采用下进音。麦克风进音孔22.2耳机麦克风PCB上开槽-若耳机麦克风采用下进音，则PCB上需要开槽。麦克风进音孔22.3耳机麦克风防尘网-耳机麦克风的进音孔用防尘网遮挡防尘，防尘网材料有无纺布、尼龙网、钢网等，材料不同厚度也不一样，通过双面胶固定。8.耳机的人体工学分析任务1耳机产品的外观与结构0201目录健康与用户体验优化人体工学设计基础03技术创新与未来趋势人体工学设计基础11.1耳朵是"指纹级"独特欧洲型：耳甲腔深且窄，耳轮脚明显（占全球32%）亚洲型：耳甲艇较浅，对耳屏突出（占全球41%）混合变异型：耳轮畸形或耳垂附着异常（占27%）人体工学设计基础11.2材料选择与皮肤接触舒适度理想材料的三重特性：记忆回弹：受压后60秒恢复原状95%以上梯度硬度：外缘50ShoreA/内层30ShoreA抑菌透气：表面微孔直径5-10μm健康与用户体验优化22.1佩戴稳定性与运动适配防脱落方案：耳挂式（JabraElite）vs

鳍状支撑（BeatsFitPro）。JabraElite耳机BeatsFitPro耳机健康与用户体验优化22.2透气性与健康影响-泄压技术BoseQuietComfortEarbudsII主动泄压孔设计-健康风险长期佩戴耳道压力监测（建议单次≤2小时）。技术