老年人手机产品结构设计

编号:

湖北文理学院理工学院

本科毕业论文（设计）

题目老年人手机产品结构设计

院系机械与汽车工程系

专业机械设计制造及其自动化

学号 12316321 学生姓名李嘉玮

指导教师李和

起讫日期 2015.10 ~ 2016.5

老年人手机产品结构设计

摘要:老年人手机产品这块市场潜力非常巨大.文中探讨了老年人手机的外形设计，用户系统以及界面设计，以及老年人特殊功能的设计。分析了近几年来，国内外几款老年人手机的造型，用户界面等方面的特点，通过对老年人手机设计方法与设计流程的经验总结，完成了一款老年人手机的整体设计。整个设计从贴近老年人生活习惯出发，要设计以老年人为主体的手机，首先要研究小型电子产品对老年人生理与心理的影响。文章继而研究了国内外老年人手机市场发展的现状与前景，通过大量的调查研究归纳总结出老人最期待的手机产品。本设计以人文本，保证产品的适用性和人性化设计，综合市场需求，以实践调查为设计依据进行。文中对造型，材质，功能等方面作了详细设计，最后通过效果图全面展示了手机。本文通过UG，CAD等进行设计结构三维图和设计结构图纸。

关键词：老年人手机；结构设计；手机

Structure design of mobile phone for the aged

Abstract:Mobile phone products for the elderly, the market potential is very great. In this paper, the design of the mobile phone, the user system and the interface design, and the design of the special function of the elderly are discussed. In recent years, the domestic several older phone modeling, user interface, and so on are analyzed. Through the experience of the elderly mobile phone design method and design process summary, to complete the overall design of a mobile phone for the elderly. The whole design from close to the old people's living habits, to design the elderly as the main body of the phone, first of all to study the impact of small electronic products on the elderly physiological and psychological. In this paper, the current situation and prospects of the development of the mobile phone market in the domestic and foreign elderly are studied, and the most anticipated mobile phone products are summed up through a large number of research and research. The design of the text, to ensure that the applicability of the product and humanized design, integrated market demand, in order to carry out the design of the survey as a basis for. In this paper, the shape, material, function and other aspects of the detailed design, and finally through the effect of a comprehensive display of the phone. This article through the UG, CAD and so on to carry on the design structure three dimensional drawing and the design structure drawing.

Key words:Mobile phone; structural design; mobile phone for aged people

目录

1 绪论 (5)

1.1引言 (5)

1.2 课题研究的目的及意义 (5)

1.2.1 课题研究的目的 (5)

1.2.2 课题研究的意义 (6)

2 老年人生理心理特征与行为习惯分析 (6)

2.1生理特征 (6)

2.2心理特征 (6)

2.3行为习惯 (7)

2.4 需求特点 (8)

2.5 产品设计原则 (8)

3 国内老年人手机市场调查 (8)

3.1 国内老年人手机发展进程 (9)

3.2 国内老年人手机发展前景 (9)

4 整体结构设计 (9)

4.1总体结构设计 (9)

4.1.1手机总体尺寸（长、宽、高）的计算 (9)

4.1.2手机构件的选取和尺寸的确定 (14)

4.2壳体设计 (16)

4.2.1壳体材料的选择 (17)

4.2.2手机塑胶件设计规范 (18)

4.2.3壳体止口设计 (18)

4.2.4壳体螺柱设计 (19)

4.2.5壳体卡扣设计 (19)

4.3其他零件设计 (20)

4.4手机外观造型设计分析 (20)

4.5系统用户界面设计 (22)

4.6 主要功能设计 (24)

结束语 (26)

致谢 (27)

参考文献 (28)

1 绪论

1.1引言

截止到2014年底，中国国内60岁以上老人人数有2.12亿人，占总人口的

15.5%，其中65岁及以上人口13755万人，占总人口的10.1%。随着21世纪老

龄化社会的加速，中国老年人会越来越多，与之相对的老年人手机专用市场也会越来越大，越来越成熟以满足其需求。

当代老年人经历了一个科技飞速发展的阶段，但对学习能力减弱的老年人来说很难适应新产品的快速更替，通过外观结构来帮助老年人轻松掌握手机能,让功能与外观达到和谐,真正为老年人提供温馨、舒适、符合情感需要的服务。为此，应深入研究老年人的需求,设计符合老年人需要的手机。

1.2课题研究的目的及意义

1.2.1 课题研究的目的

随着社会经济的发展，我国已经步入了老龄化社会，21世纪我国老龄化将更加迅速，更大规模，更高龄化。到2050年，被称为“银发人群”的60岁及以上人口将从2015年初的 2.12亿人激增至 4.4亿人，届时占中国总人口的34%左右。

随着我国人口老龄化趋势的加快，如何为老年人构建和谐舒适的晚年生活，让老人的身体、精神生活等方面被人们所关注，已成为全社会关注的热点。按照中国老龄事业发展“十二五”规划，完善老龄产业政策。把老龄产业纳入经济社会发展总体规划，列入国家扶持行业目录。研究制定、落实引导和扶持老龄产业发展的信贷、投资等支持政策，鼓励社会资本投入老龄产业，引导老年人合理消费，培育壮大老年用品消费市场。

环顾目前的手机市场，虽然品种非常多，但适合老年人使用的手机却寥寥可目前老人手机市场还属于培育期，市面上主要还是低端的老人机占主导地位，普通老人手机可以解决老人的基本通话需求，但是远远不能满足时尚老人对健康、娱乐以及社交的需求，很多刚退休的老干部由于视力退化不得不去换一台老人移动终端，苦于找不到合适的移动终端而买了低价的普通老人机，拿在手上不得不发出“我们只配拥有这样的移动终端？”的感慨。为此，

1.2.2 课题研究的意义

随着人民健康水平的提高，老年人占人口的比例越来越大，在中国健康老龄化的观念日益受到国际社会的关注。联合国提出，将健康老龄化作为全球解决老龄问题的奋斗目标。在中国这个礼仪之邦，敬老爱老已经深深融入中国人民的心中，老年人的身体、精神生活等方面已经越来越被人们所关注，未来的产品设计、市场营销等方面将向这个趋势发展。

在现实生活中，老人与子女分居的现象非常普遍，手机成了老人与子女沟通思想、交流情感的重要方式，但是适合老年人使用的手机却并不多见。为此，应深入研究老年人的需求，设计符合老年人需要的手机。

当代老年人经历了一个科技飞速发展的阶段，但对学习能力减弱的老年人来说，很难适应新产品的快速更替，通过外观结构来帮助老年人轻松掌握手机功能，让功能与外观达到和谐，真正为老年人提供温馨、舒适、符合情感需要的服务。

手机通过从1983年至今，短短的30年，已经走入了千家万户之中，但是当前的手机市场，瞄准的消费对象主要还是年轻人，但是复杂的操作让很多的老年人望而却步，手机是老年人随时随地沟通外界的工具。现代社会科技高速发展，概念与现实产品的快速更新，让老年人应接不暇，对他们来说，这个社会是陌生的。现代设计的功能日益完善，但是队友老年人来说，确实难以掌握的。老年人是社会的财富，老年人生活用品的设计应该引起社会的高度重视，让老年人真正的安享晚年幸福。

2 老年人生理心理特征与行为习惯分析

老年人手机与普通手机有许多不同之处，如老年人手机是为了满足老年人的通讯需求，应符合老年人的身心特点。因而，在设计老年人手机时，应充分了解老年人的身体状况、心理特点、生活习惯、认知水平等。

2.1 生理特征

第一，视觉。老年人的瞳孔扩大的最大限度有所下降，也就是说，老年人对暗光的反应不能满足视觉需要，对光亮度变化反应较慢，因而，在光亮条件较差的情况下，老年人无法清晰辨别物象以及移动物体的细节；在光线突然变亮时，老年人会因晶状体混浊而无法分清物体，并产生眩晕的感觉。第二，听觉。老年人的听觉器官也在不断老化，据有关机构研究表明，50岁之后人的听觉能力显著下降，到80岁时会下降25%，六十岁以上的男人会丧失对4000赫兹频率的有效听力。第三，触觉和肌力。50岁之后，人的触觉会变得迟钝，中高龄老年人的触觉会急速下降。此外，老年人的肌肉弹性会降低，肌肉收缩力量下降，肌肉、韧带会变得萎缩僵硬。此外，许多老年人还患有高血压、糖尿病、肠胃病等慢性病，严重影响着身体健康。

2.2 心理特征

1.感知觉特点

对强弱光的感受明显下降，对颜色分辨力下降；对形状、大小、运动物体知觉都下降，导致其活动空间缩小。听力高频部分损失，因此分辨女声比男声困难，听力受损会导致抑郁和情感障碍。嗅觉，味觉敏感度下降，丧失了觉察威胁生命事件发生的能力，如煤气泄漏。温度敏感度下降，丧失了觉察威胁生命事件发生的能力，如火灾。体温降低，在室温降低时也不觉得冷，不容易及时添加衣服，容易感冒。

2.记忆特征

18-35岁认得记忆为100，则60-85岁人的记忆为65，瞬时记忆（1-2秒钟的记忆）减退。短时记忆（1分钟以内）变化较小长时间记忆（超过一分钟直至终生）衰退严重---对年轻时事件记忆深刻，中年也能回忆，但进入老年后的事遗忘很快。意义记忆（在理解基础上得记忆）保持较好，但机械记忆（如考试）等减退较快。

3.情绪特点

关切自身健康状况的情绪活动增强，控制自己的情绪表现和情感流露，消极悲观的负面情绪占上风（身体退化造成的心理压力）。

2.3 行为习惯

1.日常生活

各种遥控器太多，太复杂，搞不懂视力下降，看书看短信都很模糊。老年人要随身带的东西比较多：药品、辅助工具等；所以设计的时候轻便很受欢迎。老年人空闲时间普遍比较多，50%以上每天4小时。70%老人1年外出1-2次，喜欢和家人一起旅游，旅游将是其休闲的重要内容。老人学习的积极性还是很高的，有一半经常或者偶尔去书店，但是看书对他们而言还是有些痛苦的，71%有老花眼。遇到紧急情况79%会优先找自己家人，因此在手机设计中要能够特殊照顾功能。手机以69%的使用率成为使用率最高的产品。

2.产品喜好

如果新产品太贵，一般不会尝试如果新产品是在老产品基础上开发，心理上比较容易接受。不喜欢繁琐的产品，越简单越好。喜欢节能环保，高效产品。比较愿意尝试可以和子女一起玩的产品。

2.3需求特点

注重产品的实用性，操作一定要便捷，产品界面的图案和文字，要根据老年人的辨识能力和认知能力来设计。产品的安全性、绿色环保性----对自身健康的关注。设计应该功能简单、界面简介，不会因为智力差异造成使用困难。

2.4 产品设计原则

1.易用性：易学，容易学会使用、高效，简单操作实现目标、容易记忆，

再次使用不用学。最好是“零”学习原则，就是根据以往经验就可以直接学会使用，不用专门训练。

2.功能适度，去掉繁琐功能，保留最基本，最重要的功能。

3.形态合适：体现活力、简洁、亲和，色彩可以使用比较明快的中间色

调，或者纯度高的单色。

3 国内老人手机市场调查

我国老年人手机市场正待开发，并且拥有广阔的前景，也是手机产业增长的方向之一。手机通讯产业在中国的发展日行千里，中国也已经成为目前世界上手机拥有量最多的国家之一，中国打开有8亿手机用户。但是，目前国内手机产品主要是针对18-55岁左右的人群为主，市场销售状况也已经处于一个稳定的阶段，而中国老年手机通讯市场还基本是一片空白，还是一个还待开发的市场。现在入在网上搜索“老年手机”一词，可发现有很多人在咨询寻求懂行人推荐一款适合老年人的手机，但基本上找不到真正合适的，可见目前这个市场几近空白，尚无好的产品和品牌，正是企业开拓市场的好时机。

3.1国内老年人手机发展进程

2005年，号称“国内首款老年人手机”的海尔Z300。海尔Z300的特点“三大一长”，即大键盘、大拨号、大显示、超长待机15天。时尚彩屏、金属质感，价格为600元左右。

2006年，全球第一款滑盖老人手机诞生，这款老人手机是由东莞市捷伟讯公司应一家奥地利公司的设计要求生产出来的。产品特点：塑胶外壳，7号干电池充电，首款滑盖设计等。

图3.1 海尔Z300

2010年，国内第一款老人爱易通B820应运而生，它是由捷伟讯公司设计的一款国内首发自带健康管理系统的老年人手机。产品特点：健康管理，求救

定位，一键拨号，首款翻盖，高亮手电筒，多功能指示灯，贴心座充，助听声道等。

图3.2 爱易通B820

2012年，深圳语言结合市场需求，推出了全球第一款针对老人设计的智能手机老豆中老年人智能手机T28.产品特点：系统采用专为老人设计的UI，以大图标，大字体为主，设计上，拥有一个LED手电筒，验钞灯和一颗SOS紧急求助按钮，内置老人健康宝典、中国象棋等多种应用，满足老人日常娱乐需求。

图3.3智能手机T28

3.2国内老人手机的市场前景

国内老年人产业目前大多以老年人生理老化、调理保健为出发点，因此老年产品的发展更多的聚集在保健品行业，这显然是对老年人产业过于狭窄的定位。成熟的老年产业应把适合老年人的产品渗透到每一个产业类别中，有针对性、创造性地开发适合老年人的产品。代表时尚与高科技的手机也不例外。

老年人同样需要享受科技进步带来的便利。厂商需要将这些科技进步合理地转化为适合老年人的产品，以满足老年人的需求。在日本、欧美等发达国家，几乎所有的产业类别中都可以将老年人锁定为其目标消费群体。这正是中国各类厂商目前特别需要注意和借鉴的。

在生活水平逐渐提高的今天，更多的子女开始关注父母的生活，希望他们有一个高质量的晚年生活。因此在老年手机的购买市场上，子女们也是一个不容忽视的有着巨大潜力的消费市场。并且他们在购买时对手机的方便使用程度的远远大于对价格因素的考虑。可见老年人手机设计是一个有着巨大潜力的消费市场。

4 整体结构设计

4.1总体结构设计

4.1.1 手机总体尺寸（长、宽、高）的计算

宽度w的计算：

宽度一般由液晶显示屏LCD、主板或者电池之一决定：

1.液晶显示屏LCD决定宽度W1：

W1=A+2（2+0.5）=A+5 （4-1）

其中A为LCD宽度、标准机壳厚度为2mm，机壳与LCD的标准间隙为0.5mm

图4-1 LCD宽度

2.主板PCB决定宽度W2：

W2=A+2(2+0.5)=A+5 （4-2）

其中A为PCB宽度、标准机壳厚度为2mm，机壳与LCD的标准间隙为0.5mm

图4-2 PCB宽度

3.电池决定宽度W3：

W3=A+2(0.3+0.1+0.5+1)=A+5 （4-3）

其中电池芯与电池壳间隙0.3mm、电池芯宽A、电池壳0.7mm、电池与后壳间隙0.5mm、后壳宽1mm。

厚度（H）的计算：

手机的总厚度H一般由四部分组成：

电池部分的厚度H1，电池与主板PCB之间的厚度H2，主板PCB的厚度

H3。

图4-4 手机总厚度

1.电池部分H1的厚度：

图4-5电池部分厚度

A1为电池芯厚，电池里壳厚0.2mm，电池面壳厚0.8mm，不干胶厚度

0.05mm

2.电池与主板PCB之间的厚度H2：

H2=屏蔽罩高度A+主板标签0.2+与电池部分的间隙0.2。查资料可知，常用屏蔽罩厚度为0.2mm。H2=0.6

3.主板PCB的厚度H3：

手机主板PCB的长度大于80mm时，H3=1，否则，主板PCB易翘曲变形；手机主板PCB长度小于80mm，H3=0.8。

4.液晶显示屏LCD部分的厚度H4：

图4-5 LCD厚度

A2为液晶显示屏LCD的厚度，小护镜厚度0.8mm，不干胶厚度0.2mm，机壳厚度0.6mm防尘圈厚度0.3mm。

手机长度（L）的计算：

手机的长度主要由机芯、液晶显示屏LCD俩者之一决定的。

1.机芯决定手机总长度L1：

A4—手机内置天线宽度，A3—天线净空高度，A2—SIM卡的长度15mm，国内SIM卡的标准尺寸为15mm*25mm，A1—主板PCB的长度。手机内置天线的净空高度与机壳的间隙0.5mm+机壳壁厚0.6mm+机壳与SIM卡的间隙0.1mm=1.2mm，主板PCB与机壳外表面距离=间隙0.5mm+机壳厚度2mm。

图4-6 PCB主板长度

2．液晶显示屏LCD决定手机长度L2：

A1—液晶显示屏LCD的长度，A2—天线净空长度，A3—天线宽度液晶显示屏LCD与机壳外表面距离=间隙0.5mm+机壳厚度2mm=2.5mm

L2=A1+A2+A3+2.5 （4-4）

图4-7 LCD长度

4.1.2构件的选取和尺寸确定

经过上面的讨论，基本可以确定，手机的尺寸W、H、L受其内部构件尺寸影响，分别为：液晶显示屏LCD的尺寸，主板PCB的尺寸，电池芯尺寸，以及天线尺寸与天线净空高度。下面将开始根据老人的需求，探讨选取这些构件： 1.液晶显示屏LCD的尺寸：

老人随着年龄的增大，其视力情况会有明显的下降，所以在选取显示屏的时候，因尽可能的增大尺寸，同时还要考虑手机整体的可方便携带性。综合上面所述，再参考市场上已有的手机类型,我们在此选取比较常见的：

4.3英寸、16：9比例、厚度为0.7mm的LCD。4.3英寸=2

5.4mm x 4.3 长x宽为95.19mm x 53.55mm。根据关系式W1=A+5 ，可得W1=58.55mm。LCD部分厚度H4=A2+1.9

2.电池芯尺寸：

为了方便老人方便使用，因保证手机的电量充足耐用，所在在此，我们选用1100mAh的电池芯，其尺寸为：6.3mm*33.6mm*49.5mm。

H1=A1+1.1=6.3mm+1.1mm H1=7.4mm （4-5）

3.天线的尺寸及天线净空高度：

对天线性能来说，尺寸越大越好。GSM(900/1800/1900)三频天线推荐的尺寸是40×20×8mm（PIFA，PCB单侧）。而在天线的正下方一般避免安放器件，主板PCB要尽量远离天线，一般至少5mm以上。 L2=120.19mm

4.PCB板的尺寸：

手机PCB板一般没有标准的尺寸大小，一般市场上的手机PCB板多为手机屏幕尺寸大小的三分之一或者一半，在这里我们选取手机屏幕的一半做为PCB 板大小。主板PCB的宽度与LCD的宽度相近即A=53.55mm，W2=58.55mm。

5.手机尺寸（L、H、W）的确定：

W1=W2>W3，所以取W1=58.55mm为手机宽度W，L2>L1，取L2=120.19mm为手机长度L。

H=H1+H2+H3+H4==11.4mm (4-6)

图4-8 手机外形尺寸

4.2 壳体设计

4.2.1壳体材料选择

手机结构件主要用热塑性塑料。热塑性塑料中又以ＰＣ、ＡＢＳ或者ＰＣ与ＡＢＳ的混合材料用得居多。零件材料不同，零件的结构设计也有所不同，故在作总体结构和零件设计之前应确定手机零件的材料。

1.PC聚碳酸脂

PC是高透明度(接近PMMA)，非结晶体，耐热性优异；成型收缩率小(0.5-

0.7%)，高度的尺寸稳定性，胶件精度高；冲击强度高居热塑料之冠，蠕变

小，刚硬而有韧性；耐疲劳强度差，耐磨性不好，对缺口敏感，而应力开裂性差。

2.ABS 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯

A(丙烯睛)---占20-30%，使胶件表面较高硬度，提高耐磨性，耐热B(丁二烯)---占25-30%，加强柔顺性，保持材料弹性及耐冲击强度。

C(苯乙烯)---占40-50%，保持良好成型性(流动性、着色性)及保持材料刚性。

3.PC+ABS

化学和物理特性：综合了两者的优点特性，好比是提高了ABS耐热性和抗冲击强度的材料。

综上三种材料的优缺点，可以看出PC+ABS更适合手机零件材料的。

4.2.2 手机塑胶件设计规范

手机塑胶件要遵循以下原则：

（1）壁厚均匀原则---壁厚不均的话会造成手机结构件冷却后收缩不均匀，造成塑胶表面缩水，变形和断裂等，所以壁厚设计尽可能均一厚度。

（2）壁厚渐变原则---手机结构件在壁厚厚薄变化的地方更容易出现收缩的痕迹，所以壁厚设计需要渐变过度，并取3:1的比例为佳，如图：

图4-9 手机塑胶件规范

（3）壁厚转角原则---塑胶产品在尖锐转角处会造成应力集中，产品的结构强度下降，所以应采用倒圆角设计。

图4-10壁厚转角原则

加强筋设计：加强筋在手机结构件中是不能缺少的一部分设计，它能够有效增加塑胶件壁厚一定情况下的刚度和强度。因为加强筋厚度设计不当会造成外观缩水等问题，故加强筋的厚度多为塑胶产品壁厚的50%-70%，加强筋的高度不应大于塑胶产品的三倍，加强筋之间的相互距离设计应不小于塑胶产品厚度的俩倍。

4.2.3壳体止口的设计：

通常情况下，手机的止口分为公止口和母止口。壳体止口的主要功能为：

1.防止壳体与壳体之间因装配间隙而看到手机内部零件；

2.防止壳体与壳体装配时的错位情况和外观段差；

3.为了保护手机内部的电子元件，阻挡外部静电从外壳空隙中进入手部，

造成手机无法正常使用的情况。壳体配合面之间的间隙为0.00mm；尺寸A为止口配合面尺寸，一般情况下取0.05mm以避免零件加工公差造成壳体间装配时发生的干涉；

4.尺寸B为壳体上公止口的高度尺寸，此处选取0.65mm；

5.尺寸C为壳体上母止口的壁厚尺寸，此处选取1.14mm；

6.尺寸D为壳体止口纵向避让尺寸，此处预留干涉间隙0.25mm。

4.2.4壳体螺柱设计：

手机壳体间的连接方式通常多为螺钉连接，这是手机结构设计中常用的连接方式。

螺柱相关配合尺寸：

（1）手机结构中常用的规格为M1.4mm螺钉，长度为3.5mm、4.0mm。

（2）壳体螺柱和PCB孔为过孔，预留与螺钉单边0.15mm间隙。

（3）考虑零件的加工公差，壳体螺柱高度方向配合间隙应预留0.1mm。

图4-12 壳体螺柱

4.2.5壳体卡扣设计：

为了保证结构空间的紧密性，手机设计中不可能都采用螺柱连接，常用的方式就是采用一部分卡扣与螺柱配合连接的方式。卡扣也可以称为扣位，是塑胶件连接固定的常用结构，在强度要求不高的情况下可以用代替螺丝固定。扣