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1、课程名称 创新方法 题目名称 便携入耳式耳机设计 学生学院 学院 专业班级 学 号 学生姓名 指导教师 2016 年 12月 1 日目录1 绪论21.1 题目背景及目的22 问题描述22.1 问题情境描述22.2问题初始情境描述22.3系统当前存在的主要问题22.4系统主要缺点出现的情境22.5初步解决思路22.6 明确要解决的问题22.7对新技术系统的要求32.8 技术系统IFR33 问题分析33.1 系统功能分析与建立功能模型33.1.1 组件分析及相互作用分析33.1.2 建立功能模型33.1.3 通过功能模型的分析与裁剪的应用43.1.4通过功能模型分析与裁剪得到的关键问题43.2 因
2、果分析53.2.1 原因轴分析53.2.2 结果轴分析53.2.3 因果分析的规范化53.2.4 选择解题的入手点63.2.5 识别出的问题64 矛盾问题求解64.1 技术矛盾分析与求解64.2 物理矛盾分析与求解74.2.1 物理矛盾识别74.2.2 空间分离74.2.3 时间分离75方案评价85.1 方案原理说明85.2方案原理评价与决策85.3借助技术系统物场模型分析解决方案96 结论与课程学习心得10参 考 文 献101 绪论1.1 题目背景及目的背景：正当使用者习以为常地将耳机插入手机然后享受私人音乐时，虽然技术上有很大的提升，但耳机外部形态变化很小。而现有手机的外形多是长方体型，入
3、耳式耳机和手机一起放入口袋很容易发生碰撞，人在运动时耳机在口袋内也不能放得很牢固。目的：设计出一款方便携带且与众不同的耳机。2 问题描述2.1 问题情境描述技术系统名称：入耳式耳机技术系统功能：放入耳朵发出声音，接收手机音频讯号2.2问题初始情境描述手机发出音频讯号，讯号经耳机线或电磁波传送到耳机左右处理单元，处理成声音传入耳朵被耳朵接收（完整描述系统的工作原理）。2.3系统当前存在的主要问题耳机外形不方便携带。2.4系统主要缺点出现的情境1.耳机与手机一同放置的时候 2.放置口袋内人剧烈运动的时候2.5初步解决思路（或类似问题的解决方案及存在的缺陷）蓝牙耳机（取消了耳机线）或是使用耳机收纳盒
4、2.6 明确要解决的问题如何解决耳机外形不利于方便携带。2.7对新技术系统的要求耳机便于和手机一同收纳以及随身携带。2.8 技术系统IFR将手机与耳机外形统一。3 问题分析3.1 系统功能分析与建立功能模型3.1.1 组件分析及相互作用分析组件A组件A对组件B的作用组件B补充功能级别手机产生声音至引线一端主要功能引线连接左右发声单元两端封闭辅助功能左右发声单元产生声音至耳朵基础功能音频、视频存在手机电子信号辅助功能3.1.2 建立功能模型3.1.3 通过功能模型的分析与裁剪的应用将引线单元裁剪掉后再建立理想化的功能模型。分析新的功能模型可知：引线的功能是连接手机与左右发音单元。若符合以下条件，
5、引线可被拆除：（1）没有手机和左右发音单元，因此这两者不需要引线连接；（2）手机自己本身能够起连接作用，将其和左右发音单元连接起来；（3）技术系统中的其他组件起连接作用，如左右发音单元；超系统组件中有起连接作用的组件，如音频、视频。目前已有的解决方案：蓝牙耳机经过第1次裁剪，分析出结果是已经存在的较好的解决方案，继续对功能模型进行裁剪。价值最低的组件一一左右发音单元。裁剪掉左右发音单元后建立一个新的理想化的功能模型。分析新的功能模型可知：左右发音单元的功能是将手机产生的电子信号转变为机械信号。若符合以 下条件，左右发音单元可被拆除：（1）没有手机，则不需要左右发音单元转换信号；（2）手机本身能
6、够起转换信号的作用，将电子信号转变为机械信号传入耳中；（3）超系统组件中有起转换信号作用的组件，如音频、视频。目前不存在解决方案。接下来分析上述可能条件得知，条件（1）与（2）均不是解决问题的可行条件，条件（2）存在解决问题的可能性。3.1.4通过功能模型分析与裁剪得到的关键问题手机与耳机外形不能统一。3.2 因果分析3.2.1 原因轴分析有线耳机耳机线很长耳机不便携耳机在口袋内与手机发生擦碰口袋内装了手机没有携带蓝牙耳机容易丢失耳机不能平稳放置3.2.2 结果轴分析耳机不便携需要用耳机场合却忘记带耳机公共场合影响他人不听音视频讯息心情不好错过重要讯息3.2.3 因果分析的规范化1）缺乏合理外
7、形2）存在标准外形3）有害的多余体积4）过度体积5）不足6）不可控手机造型手机厂商7）不稳定口袋大小用户穿着3.2.4 选择解题的入手点将手机设计成耳机或将耳机设计成手机。3.2.5 识别出的问题通过因果分析，引起耳机不便携问题的根本原因是：外形与手机不统一。4 矛盾问题求解4.1 技术矛盾分析与求解现在智能手机的造型特征是长盒子式造型，并且由于手机厂商之间的硬件比拼，手机的显示屏尺寸变 得越来越大，手机尺寸也相应增大，而耳机相对于手机最明显的特征是小而轻。如果按照“将手机设计成耳机或将耳机设计成手机”的思路直接进行下去，其中必有一种产品丧失自己本身的功能。无论是手机还是耳机，若要实现互相转变
8、，尺寸问题是制约两者的关键因素。此问题的技术矛盾就 是大体积产品变成小体积产品，同时大体积产品形状和尺寸不变。4.2 物理矛盾分析与求解4.2.1 物理矛盾识别用户使用耳机希望佩戴舒适，因此尺寸要做得足够大来配合耳朵，而使用便携性的需求又要求尺寸要够小才能方便携带。4.2.2 空间分离定义矛盾需求空间Step1：定义物理矛盾参数： 耳机尺寸要求1：耳机的尺寸应该尽量大，用以使用户佩戴在耳朵上尽量舒适牢固。要求2：耳机的尺寸应该尽量地小，方便嵌套在手机上携带。Step2：如果想实现技术系统的理想状态，这个参数的不同要求应该在什么空间得以实现？空间1： 耳朵空间2： 手机Step3：以上两个空间区
9、域是否交叉？ 否：应用空间分离 是：尝试其他分离方法4.2.3 时间分离Step1：定义物理矛盾参数： 耳机尺寸要求1：耳机的尺寸应该尽量大，用以使用户佩戴在耳朵上尽量舒适牢固。要求2：耳机的尺寸应该尽量地小，方便嵌套在手机上携带。Step2：如果想实现技术系统的理想状态，这个参数的不同要求应该在什么时间得以实现？空间1：使用耳机时，佩戴舒适牢固空间2：不使用耳机时，方便嵌套在手机上携带Step3：以上两个时间区域是否交叉？ 否：应用时间分离 是：尝试其他分离方法解决方案：根据对技术矛盾的描述，将该问题的技术矛盾转换为39顶工程参数中的2顶。工程参数8号静止物体的体积：静止物体的体积 以填充运
10、动物体或者运动物体占用的单位立方体个数来度量。体积不仅可以是三维物体的体积，也可以是与表面结合、具有给定厚度的一个层的体积。工程参数12号形状：形状指一个物体的轮廓或外观。形状的变化可能表示物体的方向性变化，或者表示物体在平面和空间2种情况下的形变。根据得到的工程参数，确定解决问题需要的发明原理。根据得到的2个工程参数，改善参数8为体积，恶化参数12为形状，查阅阿奇舒勒的技术矛盾矩阵161得 到3个创新原理：7号，2号和35号。5方案评价5.1 方案原理说明（1）7号嵌套原理的 基本内容是：把一个物体嵌入另一个物体，然后再将这2个物体嵌入第3个物体，以此类推；让某物体穿过另一物体的空腔。（2）
11、2号抽取原理的基本内容是：从物体中抽取产生负面影响的部分或属性；仅抽出物体 中必要的部分或属性。（3）35号改变物理或化学参数的基本内容是：改变聚集态（物态）、改变浓度或密度、 改变柔度、改变温度。5.2方案原理评价与决策综合分析以上3条发明原理，其中2号抽取原理 和35号改变物理或化学参数原理，对彻底解决该问题的指导意义不大，而7号嵌套原理是解决该问题最有价值的发明原理。通过TRIZ标准解理论分析后，可以将耳机嵌套于手机当中，原因如下：（1）携带性，虽然现在耳机携带方便，但是用户总会遇到忘带耳机却需要使用耳机的场合；（2）独创性，手机与耳机这两者存在依托关系，在普通用户的思维当中，应该是分离
12、的，彼此可以独立存在，不会依赖某一方同时存在，可以摆脱使用者在使用蓝牙耳机打电话时被人误以为自言自语的尴尬；（3）可行性，现在手机尺寸变得越来越大，除去操作屏的有效使用面积外，其他面积未被充分利用，耳机的技术也相对成熟，可以像摄像头一样集成于手机当中。5.3借助技术系统物场模型分析解决方案借助物一场模型分析手机与耳机之间较为有效、合理的功能实现方式。传统的便携式耳机都是入耳式耳机，并且发音单 元和耳机之间有条长长的引线，根据TRIZ理论建立物一场模型分析。根据物一场模型中相对应的解法再建立物一场模型分析。耳机根据传输方式不同可以分为有线耳机和无 线耳机，在无线耳机中根据工作方式的不同又分为蓝牙
13、耳机和红外线耳机。在图中采用电磁场来替换电场而不用声波场来替换的原因有：（1）普及性，蓝牙耳机的普及程度明显比红外线耳机高，此外一般手机中都有蓝牙功能，新式耳机不需要再引入其他电子模块；（2）方便性，蓝牙技术已发展得较为成熟，不需要再投入新人力和技术资源。耳机将声音传入耳朵是将电子信号转变成机械 振动然后产生声音，声音再引起耳膜振动进而人听到声音。机械振动并不是直接传入耳中，将机械振动信号的后续传输方式裁剪掉，借助入骨式传输技术能够实现声音传输，并产生出新式耳机设计，但是这样产品成本将大大增加，因此，耳机与耳朵之间的传输方式依然采用现有的传输技术。6 结论与课程学习心得结论：耳机嵌套于手机当中
14、，耳机与手机磁铁吸附，方便 拆装；耳机与手机间采用蓝牙技术传输，在手机与耳 机之中分别内置蓝牙发射和接受装置；耳机与耳朵之 间采用现有的传输方式传输，即耳机塞入耳朵中。课程学习心得：在产品设计初期，基于TRIZ理论建立的设计方法 模型能够帮助设计师客观、理性地分析设计命题，减少设计过程中的时间。同时，该模型对于采用新技术 的产品设计也有一定的帮助作用。参 考 文 献1黑龙江省科学技术厅.TRIZ理论应用与实践M.哈尔滨：黑 龙江省科学技术出版社，2008.Heilongjiang Science and Technology Hall.Theory of Inventive Problem SolvingM.Harbin： Heilongjiang Science and Technology Press， 2008.2陈国强.产品设计程序与方法M.北京：机械工业出
