汽车空调出风口及风道设计规范
汽车空调出风口及风道设计规
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汽车空调出风口及风道设计
作者:胡成台
单位:一汽轿车股份有限公司
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第1章风道及出风口介绍......................... 错误!未定义书签。
风道介绍................................................ 错误!未定义书签。
出风口介绍.............................................. 错误!未定义书签。
相关法规/标准要求 ....................................... 错误!未定义书签。
国家/政府/行业法规要求................................ 错误!未定义书签。
FCC相关标准要求 ...................................... 错误!未定义书签。第2章风道及出风口设计规范 .................... 错误!未定义书签。
风道及出风口结构 ......................................... 错误!未定义书签。
风道结构............................................... 错误!未定义书签。
出风口结构............................................. 错误!未定义书签。
出风口及风道实例....................................... 错误!未定义书签。
材料................................................... 错误!未定义书签。
风道及出风口整车布置 ..................................... 错误!未定义书签。
风道整车布置........................................... 错误!未定义书签。
出风口整车布置......................................... 错误!未定义书签。
通风性能................................................. 错误!未定义书签。
风道中的压力损失...................................... 错误!未定义书签。
出风量................................................. 错误!未定义书签。
通风有效面积........................................... 错误!未定义书签。
出风口水平叶片布置方式 .................................. 错误!未定义书签。
叶片数量............................................... 错误!未定义书签。
叶片尺寸要求........................................... 错误!未定义书签。
叶片间距............................................... 错误!未定义书签。
出风口垂直叶片布置方式 .................................. 错误!未定义书签。
叶片数量............................................... 错误!未定义书签。
叶片尺寸要求........................................... 错误!未定义书签。
叶片间距............................................... 错误!未定义书签。
气流性能................................................ 错误!未定义书签。
气流方向性............................................. 错误!未定义书签。
泄漏量................................................. 错误!未定义书签。
出风口手感.............................................. 错误!未定义书签。
拨钮操作力............................................. 错误!未定义书签。
拨轮操作力............................................. 错误!未定义书签。第3章试验验证与评估.......................... 错误!未定义书签。
设计验证流程............................................ 错误!未定义书签。
设计验证的内容与方法 .................................... 错误!未定义书签。第4章附录.................................... 错误!未定义书签。
术语和缩写.............................................. 错误!未定义书签。设计工具................................................ 错误!未定义书签。参考.................................................... 错误!未定义书签。
第1章风道及出风口介绍
在整个汽车空调系统中，风道和出风口组成空调的通风系统，担负着将经过处理（温度调节，湿度调节，净化）的气流送到汽车驾驶舱内，以完成驾驶舱内通风，制冷，加热，除霜除雾，净化空气等的功能。
图 1 某车型空调通风系统及周围环境结构爆炸图
风道介绍
风道连接空调器与出风口,是空调系统中制冷和制热空气的通道。目前空调系统由空调厂商提供,作为空调系统一部分的风道设计,需汽车整车设计部门做匹配设计,车厢内的空气流场与温度场不仅与车厢结构以及空调制冷系统有关,还与空调风道的结构形状密切相关。风道的布置走向、风道占用空间(截面积)以及风道中空气的流速等均影响车厢内的制冷效果,影响系统的经济性和外观造型。
图 2 奔腾B90通风风道
出风口介绍
空调出风口的布置，大小，型式直接影响到车内气流速度，流动方向，流场组织，从而对空调系统性能，车内安静程度，乘客舒适性有着相当重要的影响。
图 3 2001款凯美瑞出风口
空调出风口处于乘客可见区域，属于外观零件，造型设计师会对它们的形状，外观，颜色，表面处理等进行重点设计，以达到期望的美学效果。
从系统性能要求而言，空调出风口的面积大小，布置，型式会直接影响空调出风口气流速度，方向，流动组织，气流噪音等，对它们的校核设计需要分别进行详尽的描述。
空调出风口作为空调通风系统的终端，对气流组织有着至关重要的作用。
空调系统对出风口的要求：
通常在车厢降温时用，主要将适当风速适当温度的气流吹到乘客脸部区域，来满足对温度，气流流动的要求，并可通过调节出风口叶片方向，来将气流吹到胸部膝部区域，也能通过调节叶片将气流避开乘客身体部位。同时，为了达到车内安静要求，要求风速要合适，过大会造成噪音过大。最大风速一般要求在~s范围内。
对不同的车型，出风口的数量及位置也会不同。一般地，普通带两排座位的装空调系统的车，都配有前排吹脸出风口，前排吹脚出风口，前吹窗出风口和侧吹窗出风口。一些档次较高的车，为了照顾后排乘客的舒适性，往往会增配后排吹脸出风口和后排吹脚出风口；一些三排座位的旅行车或更多排座位的大型车，往往还需增配第三排出风口或更多的出风口。
图 4 标致308出风口
相关法规/标准要求
国家/政府/行业法规要求
中华人民共和国国家标准汽车风窗玻璃除霜系统的性能要求及试验方法，GB 11556-94中华人民共和国国家标准汽车风窗玻璃除雾系统的性能要求及试验方法，GB 11555-94 FCC相关标准要求
GMW3037 乘用车最大制冷性能验证试验
第2章风道及出风口设计规范
风道及出风口结构
风道结构
风道零件一般根据空间布置来确定走向及截面形状。风道可分为除霜风道、通风（吹面）风道、吹脚风道，其中除霜风道又分为前除霜、侧除霜风道；通风（吹面）风道又分为左、右、中左、中右、后通风（吹面）风道；吹脚风道一般分为前左、前右、后左、后右吹脚风道。
风道走向尽量避免过大的转角，这样会增加风阻；在风道内部尽量不要有尖角或突出物，这样容易产生蜗旋气流，并有可能产生噪音；风道截面大小尽量做到均匀；总之，我们需要得到的风道具有风阻小，出风均匀，没有噪音的特点。
出风口结构
出风口有前排吹脸出风口和后排吹脸出风口之分，属于外观零件，造型设计师会对它们的形状，外观，颜色，表面处理等进行重点设计，以达到期望的美学效果。
外观:
出风口属于内饰外观零件，必须符合以下外观及人机工程要求：
a)造型分割线应与仪表板或其他内饰零件特征线统一匹配。
b)叶片与面板之间，拨轮与面板之间的间隙必须小而均匀。
c) 出风口里面的叶片连接结构，海绵，密封材料，转动轴等，应当不能或尽量避免直接被看见，否则影响美观。
d) 叶片的分型线应当不明显。
e)当叶片在关闭位置时，应当避免叶片之间存在明显的可见问题。
f) 叶片，拨轮或拨钮，一般会被造型设计师定义成亚光零件
g)如果有关闭风门，当风门关紧时，手感及关闭声音应当明显可感知的。
h) 调节拨轮与面板应当有适当的高度差，造型统一，既保持美观又要使得操作便易。
i) 调节拨轮应当尽量避免使用纯塑料，尽可能地覆盖上橡胶材料，以获得良好的手感，操作手感应当平顺。拨轮上装饰材料应精细，质感好。
j) 调节拨钮造型与叶片应当统一。
k) 对后排吹脚出风口而言，为了美观，需要被座椅遮住，应该特别关注滑动座椅。
组成
结构示意图：
图8 出风口结构示意图
外形及结构：前排出风口外形为异形，后排出风口外形为方形，其上设计有拨轮和拨钮，拨轮上下有标识指示风门的开启和关闭。拨轮控制风门的开启和关闭，控制出风口出风量。叶片上的拨钮控制出风口水平及垂直出风方向。
出风口由装饰框（见图1-4）、面框（见图1-4）、壳体、风门、拨轮、拨钮、连杆、叶片等部件组成
型式
造型设计人员造型，与产品工程人员一起确定出风口的型式，般地，吹脸出风口有以下两种型式：
桶型出风口
经济而简单。通常有一套可动的叶片和轴，整体可以绕轴转动。下图给出了几个例子。
双叶片型出风口。
比桶型出风口复杂，造型灵活多样，成本也较高。整体固定，有两套不同方向可动的叶片。见下图。
出风口及风道实例
材料
风道类零件一般采用吹塑或注塑工艺制成,吹塑零件主要采用PE材料,而注塑则采用PP材料,以一定比例的滑石粉作为填充物，如PP-TD20。
出风口类零件材料如下：
面框、拨轮骨架：采用ABS+PC。
装饰框、壳体、拨钮：采用ABS。
连杆，曲柄：采用POM。
风门包胶、拨轮包胶：采用EPDM。
风门骨架：采用PP-TD30。
叶片：采用PA6。
风道及出风口整车布置
风道整车布置
风道的布置根据不同车型需要而不一样，如奔腾B70风道布置包括左、中左、中右、右通风风道；中、左侧、右侧除霜风道；前左、前右、后左、后右吹脚风道。而有的车型如本田的雅阁八代除了以上风道外，还布置了后通风风道。
这些风道的布置于主仪表板和副仪表板内部空间布局有很大关系，布置要求满足风道最小截面面积的需要，同时要求具有良好的装配和可拆卸性能。
出风口整车布置
出风口数量:
前排吹脸出风口：
一般地，前排吹脸出风口的数量需要四个，两两对称设计。两个吹向驾驶员，另两个吹向副驾驶。单独地，驾驶员侧两个前排吹脸出风口，一般要求其中一个通过调节叶片能够使得气流吹到驾驶员身体上半部（头部，胸部），称之为上身出风口，另外一个通过调节叶片能够使得气流吹到驾驶员整个身体（头部，胸部，膝部），称之为全身出风口。
通常地，上身出风口位于仪表板中间，在驾驶员内侧；全身出风口位于仪表板两侧或门板上，在驾驶员外侧。见下图示。
图 5 整车出风口布置图
出风口高度:
后排吹脸出风口的高度
确定后排乘客H点，A点，后排出风口的中心点。并计算各个角度。
H点：代表后排乘客臀部位置，由总布置来确定。
A点：代表后排乘客头部点位置，
图 6
应该使得从出风口外边缘做出的，以连接出风口中心与A点直线为轴线的，22度圆锥面不被乘客膝盖挡住。
通风性能
风道中的压力损失
风道设计中要注意风道中的压力损失,压力损失是由沿程压力损失和局部阻力损失组成。
沿程压力损失
沿程压力损失是空气沿管壁流动时,由空气与管壁之间的摩擦、空气分子内部之间的摩擦而产生的。对于分支管路多的空调系统,沿程压力损失不可忽视。它要求风道内的表面光滑平整,以降低风道表面的绝对粗糙度,从而减少摩擦阻力,减低压力损失。空气在截面不变的管道中流动且空气量保持不变,沿程压力损失可按下式计算:
ΔP=λ(V2ρL)/（8R S）
式中:λ—摩擦阻力系数; V —风道内空气的平均流速(m / s) ;ρ—空气的密度
( kg/m3 ) ; L —风道的长度(m) ; Rs—风道的水力半径(m) ; Rs =A / p。A —风道的过流断面面积(m2 ) ; p—湿周, 即风道的周长(m) 。
由上式可见风道直管段摩擦阻力与空气本身的黏度、管壁粗糙度、水力半径、气流速度等因素有关。
局部压力损失
局部阻力是由于空气在管道中的流动时, 其流动的方向、流量或速度骤然突变,在风道内产生涡流和速度的重新分布, 从而使流动阻力大大增加,造成能量损失。这类损失称为局部阻力损失。如风道中的三通、弯头、截面扩大或缩小及进出口处,都会使空气的速度或流向发生改变,从而产生局部阻力损失。这种局部阻力损失, 会使空调噪声加大。
出风量
对不同大小的车而言，由于系统风量大小不同，出风口的有效面积也不一样。
以下是对不同车型的出风口面积要求的参考信息。
大型轿车：出风口总有效面积至少达到160cm2 (最大推荐风量在140l/s左右)
中型轿车：出风口总有效面积至少达到140cm2 (最大推荐风量在125l/s左右)
小型轿车：出风口总有效面积至少达到120cm2 (最大推荐风量在110l/s左右)
实践和经验加以判断。
通风有效面积
出风口开口面积的估算方法：
由于出风口的叶片，连杆机构，拨杆，关闭风门的存在会挡住气流，所以真正有意义的开口面积应该是开口总面积减去被它们遮挡的面积，称之为有效面积。
不同类型的出风口的机构不同，有效面积的计算方法也不同。基于通常经验考虑，两种出风口的有效面积估算公式如下：
桶型出风口：出风口有效面积=*出风口外轮廓投射到垂直面上的总面积
双叶片型出风口：出风口有效面积=*出风口外轮廓投射到垂直面上的总面积
下图介绍了如何获得出风口轮廓投射到垂直面上的总面积。
在设计初期，往往只需估算的出风口有效面积即可。
如果需要得到精确的有效开口面积，则要通过带有具体结构设计的数模，进行详细的几何投影计算，方可获得。精确计算要到出风口数模设计完成后才能进行。
校核出风口开口面积是否满足工程要求
一般地，从舒适性考虑，吹脸出风口的最大风速希望是在~s范围。而在一定的气流流量下，出风口有效开口面积=风量量/风速，相应地，对出风口的开口面积有一个最低要求。
举例说明，对有前吹脸口和后副仪表板吹脸出风口的系统，假定系统最大气流流量是120l/s，在后排吹脸出风口关闭的情况下，假定要求最大气流速度不超过9m/s。于是前吹脸出风口有效面积应该至少达到120l/s / 9m/s =130cm2，在后排吹脸出风口打开的情况下，假定要求最大气流速度不超过s。于是后排吹脸出风口有效面积应该至少达到120l/s / 2 – 130cm2=30cm2.
另外，为了保持各个出风口风量的均衡性，每个出风口的面积差异不应超过3cm2.
后排出风量及出风口开口面积
一般地，后排出风量占总风量的20%-25%，达到25l/s左右。
有效开口面积应当至少达到30cm2。
出风口水平叶片布置方式
叶片数量
叶片尺寸要求
工程人员校核出风口高宽比，建议出风口主叶片的布置方式
高宽比R
R=H/W
H代表出风口的高度
W代表出风口的宽度
见下图示：
图 7
注：对圆形的出风口，高宽比定为1
对不规则形状的出风口，确定出风口的平均高度和宽度后，再计算高宽比。
主叶片的布置方式
一般地，出风口有两套叶片，分别位于出风口的外面和里面，用以调节气流上下（水平叶片）和左右（竖直叶片）流动的方向。主叶片指的是位于外面的叶片。
一般地，当R<1时，建议调节气流上下方向的叶片（即水平叶片）为主叶片；当R>1时，建议调节气流左右方向的叶片（即竖直叶片）为主叶片。
当然，由于不同的造型，就会有不同型式，不同高宽比，主叶片布置组合的出风口。下表列出了各种类型的出风口。
表 1
类型代号高宽比型式主叶片
A<=R<=桶式，水平轴水平叶片
B<=R<，
桶式，水平轴水平叶片 C<=R<=桶式，竖直轴竖直叶片 D<=R<， 桶式，水平轴竖直叶片 E<=R<=桶式，竖直轴竖直叶片 F<=R<， 桶式，竖直轴竖直叶片主叶片 叶片间距 出风口垂直叶片布置方式 叶片数量 叶片尺寸要求 叶片间距 叶片间距会影响到对气流的限制和涡流损失，一般要求在4到12mm之间。 大于12mm或小于4mm，则需要进行CFD分析。 气流性能 气流方向性 工程人员校核出风口导向能力 实际上，出风口导向能力主要取决于出风口的布置，放置的高度及倾斜角，型式。 确定H,C,B1,B2,A点，1和2线 H点：代表驾驶员臀部位置，由总布置来确定。 A点：代表驾驶员眼睛位置，眼球椭球轨迹中心，由总布置确定。 直线1：连接H，A点的直线 直线2：与1线垂直，在H点上方325mm的直线。 B1点: 代表驾驶员胸部右半部分，位于直线1和2交点的左边75mm处。 B2点: 代表驾驶员胸部左半部分，位于直线1和2交点的右边75mm处 C点: 代表驾驶员膝盖部分，H点垂直上方的125mm处 见下图示。 图 8 检查出风方向角度。 对上身出风口，确定A1,B1和U角。 A1角：上下方向，调节上身出风口的出风导向从正常状态到A点所需的角度。B1角：上下方向，调节上身出风口的出风导向从正常状态到B1点所需的角度。U角：A1和B1中的最大角度。 见下图示。 图 9 对全身出风口，确定A2,B2,C2和T角。 A2角：上下方向，调节全身出风口的出风导向从正常状态到A点所需的角度。B2角：上下方向，调节全身出风口的出风导向从正常状态到B2点所需的角度。C2角：调节全身出风口的出风导向从正常状态到C点所需的角度。 T角：A2,B2和C2中的最大角度。 见下图示。 图 10 确定S1,S2角。 S1角：水平方向上，调节上身出风口的出风方向从正常状态到A点所需的角度S2角：水平方向上，调节全身出风口的出风方向从正常状态到A点所需的角度 Central Poin Central 根据校核标准，评估出风方向角度状态。 出风口的导风能力需要从上下和水平方向进行评估。不同类型的出风口，角度的要求标准有所差异。 出风口的导向能力 一般地，后排出风口位于副仪表板上，位置较低。因此，后排出风口对气流的导向能力主要取决于出风口的高度，其次取决于出风口表面的角度。 下面就这方面进行校核。 确定后排乘客H点，A点，后排出风口的中心点。并计算各个角度。 H点：代表后排乘客臀部位置，由总布置来确定。 A点：代表后排乘客头部点位置， 图 11 a) 后排吹脸出风口的高度 应该使得从出风口外边缘做出的，以连接出风口中心与A点直线为轴线的，22度圆锥面不被乘客膝盖挡住。 b) 后排吹脸出风口的调节角度 把出风口从限制出风到最小的极限位置调节到使出风吹到A点，调节的角度不应超过15度。同样地，把出风口调节到使出风吹到膝盖区域，调节的角度不应超过30度。 后排吹脸出风口的关闭风门 一般地，后排吹脸出风口需要设计关闭风门。 出风口遮挡: 吹向驾驶员的两个吹脸出风口由于受到方向盘，仪表盘的限制，往往是设计的关注所在。 下面就它们的设计过程给予阐述。 通常只需检查方向盘对驾驶员侧出风的阻挡情况。 a) 计算出风口被阻挡的面积百分比。 见下图示。 X：乘客身上的目标点（脸部A点，胸部B1/B2点，或膝部C点） S：方向盘外边缘 I：仪表板表面 P：从目标点投影到出风口区域的仪表板面上，与方向盘外边缘相切的直线簇，形成一个特殊的圆锥面。 BLK：出风口被P(投影线形成的圆锥面)阻挡的面积与整个出风口面积的百分比 图 12 b) 根据判断标准，评估出风被阻挡的状态。 具体标准，见本文章节标准 泄漏量 泄漏量试验：不大于h,试验按照TL-VW 82181。 当关闭风门关紧时，对出风口气流泄漏的要求一般是：250Pa条件下，不超过s 出风口手感 拨钮操作力 总成叶片、风门操作力，止动力合适，不能因为操作力、止动力变大或变小而出现操作困难,（水平/垂直叶片、风门操作力2-3N，止动力为）。 拨轮操作力 第3章 试验验证与评估 设计验证流程 在“P” Release 之前，电气科内部针对风道及出风口3D 设计质量做评估，并由总布置在虚拟装配阶段检查所有的走向设计及干涉等问题。 在“P” Release 之后，由电气科牵头针对实车的风道及出风口质量进行评估。 设计验证的内容与方法 1st Check: 在“T2” Release 之前，对线束的3D 设计质量进行检查评估，作为VI 虚拟装配之前的一次补充检查。 2nd Check: 在第一辆IV 造车过程中检查。在造车过程中对总装的每个工位的装配过程及装配完的线束状态做检查。参照RQA 指导，检查所有的走向布置,装配过程和要求及零件状态等，并创建问题跟踪表。 3rd Check: 在第一辆PVV 造车过程中检查。跟随总装线的工位对每个区域逐一检查，验证在IV 阶段发现的问题, 检查所有制造过程中的问题和要求, 更新问题清单。 4th Check : 在NS1造车跟线检查, 跟随总装线的工位对每个区域逐一检查。验证跟踪并关闭所有之前发现的问题。整理整个走向评估的结果, 并作为以后项目的经验教训。 “P” Release PVV MVNS 1st Check 2nd Check 4th Check Physical vehicles. Virtual Build Check in Math. T2 3rd Check 图 13 SOP 第六章风速风道及风口设计 6．1 风速 6．1．1风速大小的确定 风速指通风管道内空气流动的速度。一般空调系统的风速在14m/s以下（低速风道）。 低速空调系统的风速因处于通风系统的不同位置而不同，可参照表6-1。 V=L/(F×3600) （m/s） (6-1) 式中，L——风量（m3/h）；F——风道截面积（m2） 6．1．2风速查表法 以下几种风速表有助于设计人员确定风速。 用于各种场所的低速风管系统的流速见表6-2所示。 低速风管系统的最大允许流速见表6-3所示。以噪声标准控制的允许风速见表6-4所示。逗留区的送风流速见表6-5所示。 已知建筑条件空调场所及风道情况即可通过查表法求得不同的风速。 表6-2 用于各类场所的低速风管流速（m/s） 6．2风道 6．2．1风道截面积的确定 当空调房间送风量为已知时，确定送风管道截面尺寸的方法有两种：假定风速法和比阻法，假定速度法比较常用，现介绍之。 首先应已知空调送风量（参照前述的方法），然后根据建筑物的空调送风系统查出风速 值（假定风道中的风速，再通过下式计算出风道面积。 最后确定风道的管径（圆管直径或矩形管道的边长）。 风道截面积计算公式 F=L/（v ×3600） m 2 (6-2) 式中 L--风量 m 3/h v--风速 m/s F--风道面积 m 2 例如：某空调系统送风量L=7200m 3 /h ，属工业空调，现安装一主风管，试确定其风管尺寸。 假定风速，查表6-1可知，工厂空调系统主风道风速推荐值为6~9m/s ，现取8m/s 。 风道面积可计算求 F=L/v ×3600=7200/8×3600=0.25 m 2 若采用圆形风管，其直径可由下式计算出 π F d 4= m （6-3） 式中 π——圆周率 π=3.14 F ——风管面积 m 2 D=0.56m=560 mm 若采用方形风管，其边长应为 25.0= = F A =500 mm 若采用矩形风道，管道的长短边尺寸可参考表6-7选用。表中给出了矩形风道的流量当量直径，由圆管直径可变为矩形边长而维持管中空气的流量（风量）不变。 表中当量直径接近560mm 的有460mm ×580mm,440×600mm 两种规格。 6．2．2低压风管尺寸及材料选用表 低压风管尺寸选择见表6-6所示。当量直径见表6-7所示。 低速风道的结构要求见表6-16 所示。各类形状风管的钢板厚度见表6-16所示。圆形风管标准规格见表6-8所示。矩形风管标准规格见表6-9所示。 非金属玻璃钢风管与配件壁厚见表6-10所示。玻璃钢风管法兰规格见表6-11所示。不锈钢板风管和配件板材厚度见表6-12所示。不锈钢板风管法兰规格见表6-13所示。铝板风管和配件板材厚度见表6-14所示。铝板风管法兰规格见表6-15所示。低速矩形风管数据见表6-16所示。低速圆形风管数据见表6-17所示。矩形风量法兰见表6-18所示。矩形风管加强法兰和连接法兰见表6-19所示。安装风管用的吊卡和支架见表6-20所示。风管制作咬口宽度见表6-21所示。 汽车空调出风口及风道设计 作者:胡成台 单位:一汽轿车股份有限公司 目录 第1章风道及出风口介绍 (4) 1.1 风道介绍 (4) 1.2 出风口介绍 (4) 1.3 相关法规/标准要求 (5) 1.3.1 国家/政府/行业法规要求 (6) 1.3.2 FCC相关标准要求 (6) 第2章风道及出风口设计规范 (7) 2.1风道及出风口结构 (7) 2.1.1风道结构 (7) 2.1.2出风口结构 (7) 2.1.3出风口及风道实例 (8) 2.1.4材料 (8) 2.2风道及出风口整车布置 (8) 2.2.1风道整车布置 (8) 2.2.2出风口整车布置 (9) 2.3通风性能 (10) 2.3.1 风道中的压力损失 (10) 2.3.2出风量 (10) 2.3.3通风有效面积 (10) 2.4 出风口水平叶片布置方式 (11) 2.4.1叶片数量 (11) 2.4.2叶片尺寸要求 (11) 2.5.3叶片间距 (13) 2.5 出风口垂直叶片布置方式 (13) 2.5.1叶片数量 (13) 2.5.2叶片尺寸要求 (13) 2.5.3叶片间距 (13) 2.6 气流性能 (13) 2.6.1气流方向性 (13) 2.6.2泄漏量 (17) 2.7 出风口手感 (17) 2.7.1拨钮操作力 (17) 2.7.2拨轮操作力 (17) 第3章试验验证与评估 (18) 3.1 设计验证流程 (18) 3.2 设计验证的内容与方法 (18) 第4章附录 (19) 4.1 术语和缩写 (19) 4.2 设计工具 (19) 4.3 参考 (19) 第1章风道及出风口介绍 在整个汽车空调系统中，风道和出风口组成空调的通风系统，担负着将经过处理（温度调节，湿度调节，净化）的气流送到汽车驾驶舱内，以完成驾驶舱内通风，制冷，加热，除霜除雾，净化空气等的功能。 图 1 某车型空调通风系统及周围环境结构爆炸图 1.1 风道介绍 风道连接空调器与出风口,是空调系统中制冷和制热空气的通道。目前空调系统由空调厂商提供,作为空调系统一部分的风道设计,需汽车整车设计部门做匹配设计,车厢内的空气流场与温度场不仅与车厢结构以及空调制冷系统有关,还与空调风道的结构形状密切相关。风道的布置走向、风道占用空间(截面积)以及风道中空气的流速等均影响车厢内的制冷效果,影响系统的经济性和外观造型。 图 2 奔腾B90通风风道 1.2 出风口介绍 法规和设计规范要求 一：需要检查副仪表板本体和内部功能件，副仪表板本体和内部功能件满足人机工程要求,包括手部空间,头部空间,脚膝空间等。 参考布置要求： 1.操纵件尽可能布置在人手易于触摸区域 2.乘客头部和脚,膝部有足够的运动空间. 二副仪表板内部突出物符合国标关于轿车内部凸出物的要求 三扶手（Armrest） "参考布置要求：尽可能布置在人手易于触摸区域四：副仪表板总成定位安装和拆卸考虑副仪表板总成安装及拆卸的合理性和可行性。 五：副仪表板总成的零件分割：考虑副仪表板总成的制造工艺性, 以及总价. 六：副仪表板总成的A表面考虑各个零件之间的定义的合理性 八：副仪表板总成的刚度副仪表板总成的刚度需满足相关的要求 九：副仪表板总成的固有频率副仪表板总成的固有频率需大于等于25Hz 十：副仪表板总成能承受的静态载荷副仪表板总成能承受的静态载荷需满足。 十一：副仪表板子系统的固有频率副仪表板子系统的固有频率需大于等于45Hz。 十二：烟灰缸最小开口面积及容积 1、前烟灰缸（主烟灰缸）：长方形宽度100毫米，圆形直径80毫米，开口面积5000平方毫米，容积200立方厘米 2、后烟灰缸（辅助烟灰缸）：长方形宽度75毫米，圆形直径50毫米，开口面积2000平方毫米，容积80立方厘米 3、烟灰缸刚度烟灰缸在完全打开状态下，盖板中点受力11N，烟灰缸Y向的变形最大5mm, Z向的变形最大3mm 4、关于倒烟灰要求烟灰缸缸体可以在车内不使用任何工具从烟灰缸中取出，取出时手不碰到灭烟处，并倾斜小于10度 5、杯托尺寸驾驶员使用的杯托可以放入直径90毫米到110毫米的容器，设计目标值为90毫米，放入深度为75到100毫米，设计目标为80毫米。日本车要求可放入直径52.5毫米，放入深度为104毫米。 6、杯托刚度在完全打开状态下，杯托盖板中点Y向受力11N的杯托最大Y 向变形.5mm, 盖板中点Z向受力22N的杯托最大Z向变形6mm 7、硬币的尺寸"需要3种中国硬币，尺寸如下： 1元直径25毫米厚度1.8毫米 5角直径20.5毫米厚度1.6毫米 1角直径19毫米厚度1.8毫米" 8、CD盒参考CD尺寸: 125X132X11 1、空调出风口尺寸仪表板必须提供最少4个空调出风口，有效面积要求在SDS Detail25014中定义，最大和最小出风口面积不能超过10％。有效面积是指在叶片平行于气流方向时，未被出风口零件（叶片，关闭阀门，运动连接件…）阻挡的面积。 9、空调出风口布置出风口的布置和吹风方向的规定 10.变速杆与上面板间隙最小为4至6毫米 仪表板设计指南 编制： 审核： 批准： 1. 适用范围 本设计指南适用于注塑仪表板、吸塑仪表板、搪塑仪表板。 2．简要说明 2.1 简介 仪表板是汽车中非常独特的部件，集安全性、功能性、舒适性与装饰性于一身。除了要求有良好的刚性及吸能性，人们对其手感、皮纹、色泽、色调的要求也愈来愈高。 仪表板因其得天独厚的空间位置，使愈来愈多的操作功能分布于其中，除反映车辆行驶基本状态外，对风口、音响、空调、灯光等控制也给予行车更多的安全和驾驶乐趣。因此，在汽车中，仪表板是非常独特的集安全性、功能性、舒适性与装饰性于一身的部件。首先，它需要有一定的刚性以支撑其所附的零件在高速和振动的状态下保证正常工作；同时又需要有较好的吸能性使其在发生意外时减少外力对正、副驾驶员的冲击。随着人们对车的理解愈来愈超出其功能，对仪表板的手感、皮纹、色泽、色调也逐渐成为评判整车层级的重要标准。 仪表板通常包含仪表板本体（壳体）、仪表、空调控制系统、风道/风管、出风口、操作面板、开关、音响控制系统、除霜风口、除雾风口、手套箱、左盖板、装饰板等零件。大部分仪表板还包含：储物盒、驾驶员侧手套箱、扬声器等饰件和时钟、金属加强件、烟灰盒、点烟器、杯托等功能性零件；部分中高档汽车设计有卫星导航系统、手机对讲系统、温度传感系统，USB-SD卡接口等高端产品。 仪表板简称IP（Instrument panel）,是汽车内饰的重要组成部分。 2.2 仪表板的分类 仪表板按安全性可分为无气囊仪表板和副气囊仪表板。随着人们对安全性的重视，客户对带PAB仪表板需求加大，主机厂也将此作为卖点之一。但是气囊打开在保护乘客的同时，也可能伤害乘客，尤其是儿童。因此，现在设计仪表板气囊已开始加装PAB屏蔽开关。为气囊的正常开启，在气囊上方多设计有气囊盖板，在其打开时释放气囊。但其与仪表板匹配处存在可视装接线，影响整车美观。为此，近年愈来愈多车型的仪表板设计为无缝气囊仪表板。既能保证气囊正常开启，又无可视装接线。 汽车仪表板设计简介 一、造型 仪表板是全车控制与现实的集中部位，仪表板的造型重点是对驾驶员操作区域的设计。现代轿车设计中，绝大多数的操纵开关都是供驾驶员专用的，所以，仪表板造型首先以驾驶员为之对仪表的可视性和对各种操作件的操作方便性为依据。在视觉效果上，仪表板位于市内视觉集中的部位，其形体队成员也有很强的视觉吸引力，应强调其造型的表现效果。 1.仪表板的布置 在不至仪表板是要根据相关标准来选用和确定所有仪表、显示器和主要操纵控制间的位置，此外还要从结构空间进行人机工程验证，其中包括视野性、手、脚活动范围、肘部空间、手伸及界面、按钮区布局等诸多方面。同时，在形体设计时，还要注意仪表板面的反光效果，既要提高仪表的可见度，又要通过表罩的漫反射方法减少炫光，还要防止仪表板上的高光点在风窗玻璃的内表面形成反射影像，以免干扰驾驶员的视觉。必须对仪表板的表面进行消光或亚光处理，已获得舒适安全的驾驶感觉。 仪表板上安装的仪表和各种器件大都来自不同的厂商，涉及时要保证个不同厂商器件的颜色、质感、纹理的统一，还要注意仪表表面、指针、屏显、数字、警示灯、刻度盘等的形体、颜色及灯光效果的统一，这些在方案设计初期都要处理妥当，为后期的细化和局部设计做好准备。 2.仪表板的造型分类 仪表板的器件按其功能一般划分为驾驶操控区、乘用功能区、保安区等几个部分 A区：驾驶员和副驾驶员共用的区域 B区：驾驶员座位操作区 C区：唯有驾驶员操作区 D区;A、B、C区以外的区域 现代汽车的仪表板造型概念以趋于多元化，通过不同的仪表指示区、中置控制区、按键功能区的划分和形体的连接可以组合成多种形式。按照仪表板的大的体面关系和结构分块形式基本可以分为以下几种类型： 3. I 汽车风道通用设计规范 3.1. 风道系统设计需考虑的因素 在汽车风道系统设计时，要保证将其制冷和采暖设备的出风均匀地送入车厢内。在满足该使用效果的前提下，尽可能地做到结构简单，制造方便，与车内内饰设计及附件相协调。风道系统设计时，需考虑以下因素： 1. 必须考虑车身总布置设计、内饰造型设计以及底盘设计中和风道设计相 关的情况； 2. 由于汽车车厢空间有限，空调汽车的风道压力损失问题较为严重，因此 在设计、布置风道时，应特别注意风道中的压力损失； 3. 要考虑风道各支管路之间的风量平衡，各支管路之间的空气流动的压力 损失差值不得超过15％，并要详细计算各支管路的沿程阻力损失； 4. 必须将风道的气流噪声控制在允许的范围内，因此要对风道的风速进行 控制。通常出风口风速控制在6.5～11m/s ，新风入口处风速5～6m/s ，主风道风速5.5～8m/s ，支风道风速4～5.5m/s ，过滤器风速1～1.5m/s ； 5. 风道不能有大的泄漏点，以保证空调系统功能的发挥； 6. 对风道要进行隔热保温处理，以减少空气在风道输送过程中的冷、热量 损失，并防止低温风道表面结露。常用的保温材料有聚苯乙烯泡沫塑料、玻璃棉、聚氨脂泡沫塑料等，为了防止火灾，车外风道最好用泡沫石棉隔热，并用石棉布包扎； 3.2. 风道中的压力损失 由于汽车车室内部的空气流动受有限的车厢空间的限制，汽车空调风道的压力损失问题较为严重，风道压力损失是由沿程压力损失和局部压力损失两部分组成。 3.2.1. 风道沿程压力损失 风道沿程压力损失是空气沿风道管壁流动时，由空气与管壁之间的摩擦、空气分子与分子之间的摩擦而产生。 风道单位长度的沿程压力损失p m （又称比摩阻）的计算式如下： 2 412ρυλs m R p = 仪表板结构设计 1、简要说明 1.1 该部分综述 仪表板总成似一扇窗户，随时反映出车子内部机器的运行状态，同时它又是部分设备的控制中心和被装饰的对象，是轿车车厢内最引人注目的部件。可以这样说，仪表板总成既有技术的功能又有艺术的功能，它反映出各国轿车制作工艺和风格上的差异，是整车的代表作之一。 现代轿车的仪表板总成一般分成两部分，一部分是指方向盘前的仪表板和仪表罩及平台，另一部分是指司机旁通道上的副仪表板。其中仪表板是安装指示器的主体，集中了全车的监察仪表，通过它们揭示出发动机的转速、油压、水温和燃油的储量，灯光和发电机的工作状态，车辆的现时速度和里程积累。有些仪表还设有变速档位指示，计时钟，环境温度表，路面倾斜表和地面高度表等。按照现时流行的款式，现代轿车多数将空调，音响等设备的控制部件安装在副仪表板上，以方便驾驶者的操作，同时也显得整车布局紧凑合理。 仪表板总成在车厢里处于中心的位置，非常引人注目，它的任何疵点都会令人感到浑身不舒服，因此汽车制造商是非常重视轿车仪表板总成的制作水平，从制作工艺上可以表现出制造公司的设计与工艺水平，从装饰风格上可以表现出这个国家或地区的文化传统。一种成功的轿车仪表板总成，既要融入轿车的整体，体现出它是轿车不可分割的一部分；又要体现出轿车的个性，使人看到仪表板就会想到车子的形象。 仪表板简称IP（Instrument panel）,是汽车内饰的重要组成部分。 1.2 设计该产品的目的 由于仪表板的特殊位置，处于正副驾驶员的前方，在整个坐舱系统占用了很大的空间和视野，所以设计好该产品对于提高整车内饰质量有很直接有效的作用。仪表板的面积很大，故对造型的影响起了举足轻重的作用，对于新车型的开发，从实用新型方面来讲，对造型提出了较高的要求；仪表板的外面装有仪表和各类操纵件，里面装有空调等各类车身附件，对空间和结构的要求都很复杂，在设计中应特别精心，对于仪表板的布置和结构设计尤其要考 风速风道及风口设计 6．1 风速 6．1．1风速大小的确定 风速指通风管道内空气流动的速度。一般空调系统的风速在14m/s以下（低速风道）。 低速空调系统的风速因处于通风系统的不同位置而不同，可参照表6-1。 若已知空调房间的送风量和风管的尺寸，即可用下式求出该风道内的风速。 V=L/(F×3600) （m/s） (6-1) 式中，L——风量（m3/h）；F——风道截面积（m2） 6．1．2风速查表法 以下几种风速表有助于设计人员确定风速。 用于各种场所的低速风管系统的流速见表6-2所示。 低速风管系统的最大允许流速见表6-3所示。以噪声标准控制的允许风速见表6-4所示。逗留区的送风流速见表6-5所示。 已知建筑条件空调场所及风道情况即可通过查表法求得不同的风速。 表6-4 以噪声标准控制的允许风速（m/s） 6．2风道 6．2．1风道截面积的确定 当空调房间送风量为已知时，确定送风管道截面尺寸的方法有两种：假定风速法和比 阻法，假定速度法比较常用，现介绍之。 首先应已知空调送风量（参照前述的方法），然后根据建筑物的空调送风系统查出风速值（假定风道中的风速，再通过下式计算出风道面积。 最后确定风道的管径（圆管直径或矩形管道的边长）。 风道截面积计算公式 F=L/（v ×3600） m 2 (6-2) 式中 L--风量 m 3/h v--风速 m/s F--风道面积 m 2 例如：某空调系统送风量L=7200m 3/h ，属工业空调，现安装一主风管，试确定其风管尺寸。 假定风速，查表6-1可知，工厂空调系统主风道风速推荐值为6~9m/s ，现取8m/s 。 风道面积可计算求 F=L/v ×3600=7200/8×3600=0.25 m 2 若采用圆形风管，其直径可由下式计算出 π F d 4= m （6-3） 式中 π——圆周率 π=3.14 F ——风管面积 m 2 D=0.56m=560 mm 若采用方形风管，其边长应为 25.0== F A =500 mm 若采用矩形风道，管道的长短边尺寸可参考表6-7选用。表中给出了矩形风道的流量当量直径，由圆管直径可变为矩形边长而维持管中空气的流量（风量）不变。 表中当量直径接近560mm 的有460mm ×580mm,440×600mm 两种规格。 6．2．2低压风管尺寸及材料选用表 低压风管尺寸选择见表6-6所示。当量直径见表6-7所示。 低速风道的结构要求见表6-16 所示。各类形状风管的钢板厚度见表6-16所示。圆形风管标准规格见表6-8所示。矩形风管标准规格见表6-9所示。 非金属玻璃钢风管与配件壁厚见表6-10所示。玻璃钢风管法兰规格见表6-11所示。不锈钢板风管和配件板材厚度见表6-12所示。不锈钢板风管法兰规格见表6-13所示。铝板风管和配件板材厚度见表6-14所示。铝板风管法兰规格见表6-15所示。低速矩形风管数据见表6-16所示。低速圆形风管数据见表6-17所示。矩形风量法兰见表6-18所示。矩形风管加强法兰和连接法兰见表6-19所示。安装风管用的吊卡和支架见表6-20所示。风管制作咬口宽度见表6-21所示。 汽车空调除霜性能的CFD模拟 The CFD Simulation of Auto Air Condition Deicing Performance 张建立1，赖征海，邹治 （沈阳华晨金杯汽车有限公司研发中心，辽宁 沈阳 110044） 王硕2 （北京中流汉泰科技有限公司，北京 100096） 关键词：除霜；风道；网格；数值模拟；CFD 摘要：汽车空调除霜性能对汽车驾驶和交通安全非常重要，本文利用CFD方法对某型汽车的除霜性能进行了分析，并对除霜风道进行了改进，最终得到了满足设计要求的除霜系统。 Abstract: The deicing performance of auto air condition is very important for driving and traffic safety.This paper discusses the application of the CFD method in our automobile in deicing simulation,and introduces how we modify the deicing duct and get a good result. Keyword: Deicing；Ventilation duct；Numerical simulation；Computational Fluid Dynamics 1前言 冬天气温下降到零度以后，停在户外的汽车玻璃上会结上一层冰霜，特别是在我国北方地区，结在汽车玻璃上的霜冻会严重影响驾驶员的视野，对行车安全产生危害。因此，有效的除霜系统是十分必要的，它应该尽可能快地除去车窗玻璃上的霜层。为此SAE发展了一套工业标准，包括标准的试验过程和汽车前风挡除霜系统的性能指标。不同的国家和不同的汽车制造商也有自己对此的标准，在国内GB11555-94对汽车的除霜系统性能做出了严格的规定[2]。 本文主要介绍了在某车型的除霜系统的开发过程中，利用CFD软件STAR-CD对其进行了稳态情形下的全热除霜模式下的CFD分析，得出了除霜风道各出风口的风量分配，风道和乘客舱内的速度矢量和压力分布，特别是前挡风玻璃和前侧窗上的速度矢量图。根据CFD分析结果，提出风道设计的改进建议，并根据修改方案修改除霜风道数模，最终得到了满足设计要求的除霜系统。 1jianli.zhang@https://www.360docs.net/doc/789314070.html, 2sinoflow@https://www.360docs.net/doc/789314070.html, 汽车车身仪表板设计作业指导书 2. 仪表板件设计的基本要求 2.1）仪表板件应执行国家标准和企业标准。 2.2）仪表板件应满足技术协议中相关要求。 2.3）仪表板设计应符合造型设计的要求和效果。 2.4）仪表板设计应符合总布置方案和结构尺寸应满足设计硬点要求。 2.5）仪表板设计应满足人机工程等要求，提高舒适性。 2.6）在对样车充分了解的基础上，制定沿用件、新件和改制件。 2.7）产品设计中尽量采用系列化、标准化、通用化。尽量采用标准件、通用件； 各种设计数据尺寸应准确无误。 2.8）产品设计中应考虑到加工、装配、安装调试、维修的方便性和经济性。2.9）表面光顺质量：高可见区，A级曲面，局部相切连续。少可见区，B级曲 面，相切连续。不可见区，C级曲面，位置连续。 2.10）逆向工程中测绘的孔径及位置尺寸要圆整，公差和形位公差标注正确。 完整3D数模应有公差数据表。 3.检查分析 3.1）提交仪表板设计的光顺数模要准确反映出样件或油泥模型上的 a)各个特征的形状，大小，位置和方位。 b)各特征之间过渡曲面的形状和走向。 c)各特征的丰满度及其变化规律。 d)各开缝线的走向及其与附近特征的相对位置关系。 如发现所提交的光顺数模不符合以上要求，甚至有遗漏特征、风格变化等严重问题，应退回光顺所返工。 3.2）仪表板设计首先检查分析仪表板外表面光顺是否符合光顺要求。 3.3）注塑、压型零件根据光顺的仪表板外表面特点和边界条件确定拔模方向， 以作为以后结构设计的依据。发现有难出模的局部特征，应退回光顺所修改光顺数模。 4. 设计要点 4.1）仪表板边缘要光顺，与其他件间隙要均匀。 4.2）孔径形状及位置尺寸要圆整，孔径符合标准化，系列化。 4.3）产品设计中尽量做到系列化和通用化，尽量采用标准件，通用件。 4.4）各种设计数据尺寸应准确无误，结构强度可靠，安装稳定牢固。 4.5）设计过程中应尽量借用其它车型的成熟附件和结构，以降低本车的设计成 本。 4.6）仪表板设计应充分考虑制造工艺可行性，装配工艺可行性，维修的可行性，经济性和 方便性。注塑、吸塑、压型零件应合理选择拔模方向。 5.上表皮部分设计 设计过程： 第一步：熟悉效果图，领会造型师设计意图和造型风格。分析各部分安装结构及实现的可能性。如结构不能实现或有疑问，则立即反馈给造型师，让造型师修改造型或作出解释。 图1 效果图 第二步：熟悉油泥模型、熟悉参考样车零件，注意其安装形式、壁厚以及与边界的搭接关系。 第三步：确定结构分块及固定方式、确定主断面、硬点 硬点：仪表板下骨架，分块线A柱护板、前风挡玻璃，门框密封条、前风窗 汽车空调出风口及风道设计规 范(总19页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1 -CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除 汽车空调出风口及风道设计 作者:胡成台 单位:一汽轿车股份有限公司 目录 第1章风道及出风口介绍......................... 错误!未定义书签。 风道介绍................................................ 错误!未定义书签。 出风口介绍.............................................. 错误!未定义书签。 相关法规/标准要求 ....................................... 错误!未定义书签。 国家/政府/行业法规要求................................ 错误!未定义书签。 FCC相关标准要求 ...................................... 错误!未定义书签。第2章风道及出风口设计规范 .................... 错误!未定义书签。 风道及出风口结构 ......................................... 错误!未定义书签。 风道结构............................................... 错误!未定义书签。 出风口结构............................................. 错误!未定义书签。 出风口及风道实例....................................... 错误!未定义书签。 材料................................................... 错误!未定义书签。 风道及出风口整车布置 ..................................... 错误!未定义书签。 风道整车布置........................................... 错误!未定义书签。 出风口整车布置......................................... 错误!未定义书签。 通风性能................................................. 错误!未定义书签。 风道中的压力损失...................................... 错误!未定义书签。 出风量................................................. 错误!未定义书签。 通风有效面积........................................... 错误!未定义书签。 出风口水平叶片布置方式 .................................. 错误!未定义书签。 叶片数量............................................... 错误!未定义书签。 叶片尺寸要求........................................... 错误!未定义书签。 叶片间距............................................... 错误!未定义书签。 出风口垂直叶片布置方式 .................................. 错误!未定义书签。 叶片数量............................................... 错误!未定义书签。 叶片尺寸要求........................................... 错误!未定义书签。 叶片间距............................................... 错误!未定义书签。 气流性能................................................ 错误!未定义书签。 气流方向性............................................. 错误!未定义书签。 泄漏量................................................. 错误!未定义书签。 出风口手感.............................................. 错误!未定义书签。 拨钮操作力............................................. 错误!未定义书签。 拨轮操作力............................................. 错误!未定义书签。第3章试验验证与评估.......................... 错误!未定义书签。 设计验证流程............................................ 错误!未定义书签。 设计验证的内容与方法 .................................... 错误!未定义书签。第4章附录.................................... 错误!未定义书签。 空调风道设计要求 1范围 本标准规定了汽车进行空调风道及空气过滤器设计时提供应遵循和考虑的要素，明确应完成的主要设计工作内容。 本标准适用于汽车进行空调风道与空气过滤器设计。 2规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GB 11555—1994 汽车风窗玻璃除雾系统的性能要求及试验方法 GB 11556—1994 汽车风窗玻璃除霜系统的性能要求及试验方法 3术语和定义 下列术语和定义适用于本标准。 3.1 风道 指空调系统中输送空气的管道及相关部件，包括进风管路、出风管路、除霜管路。本标准也包含了进风管路中设置的新风口、过滤网及粉尘过滤器。 3.2 过渡分配风道 指从HVAC出风口到各个风道之间的过渡管段，起到连接风管、分配空气流量、改变气流方向、分解加工难度的作用。 3.3 新风口 指将车外新鲜空气导入车内的部件。 3.4 新风过渡风道 指从新风口到HVAC入风口之间的进风管道。 3.5 前风道 指输送前HVAC出风的管道。 3.6 后风道 指输送后HVAC出风的管道。 4空调风道设计所包含的主要工作内容 配合样件测量。 4.2 根据点云逆向初步设计。 4.3 确定风道布置方式与安装方式。 4.4 确定风道的成型加工方式。 4.5 建立三维数模。 4.6 根据造型改动要求修改风道设计。 4.7 进行二维图设计。 4.8 与模具厂及制造厂进行协调，修改设计。 第六章风速、风道及风口设计（第二版） 第六章风速风道及风口设计 6．1 风速 6．1．1风速大小的确定 风速指通风管道内空气流动的速度。一般空调系统的风速在14m/s以下（低速风道）。 低速空调系统的风速因处于通风系统的不同位置而不同，可参照表6-1。 表6-1 低速系统推荐风速（m/s） 风速部位 低速风道 民用建筑公共建筑工厂 新风入口 3.5 4.0 5.0 风机入口 3.5 4.0 5.0 风机出口 5.0~8.0 6.5~10.0 8.0~12.0 主管道 3.5~4.5 5.0~6.5 6.0~9.0 水平支管道 3.0 3.0~4.5 4.0~5.0 立支管道 2.5 3.0~3.5 4.0 送风口 1.0~2.0 1.5~3.5 3.0~4.0 回风管道低于送风低于送风低于送风若已知空调房间的送风量和风管的尺寸，即可用下式求出该风道内的风速。 V=L/(F×3600) （m/s） (6-1) 式中，L——风量（m3/h）；F——风道截面积 （m2） 6．1．2风速查表法 以下几种风速表有助于设计人员确定风速。 用于各种场所的低速风管系统的流速见表6-2所示。 低速风管系统的最大允许流速见表6-3所示。以噪声标准控制的允许风速见表6-4所示。逗留区的送风流速见表6-5所示。 已知建筑条件空调场所及风道情况即可通过查表法求得不同的风速。 表6-2 用于各类场所的低速风管流速（m/s） 低速风管系统的推荐值和最大流速 m/s 应用场所住宅公共建筑工厂 推荐最大推荐最大推荐最大室外空气入口 2.5 4.0 2.5 4.5 2.5 8.0 空气过滤器 1.3 1.5 1.5 1.8 1.8 1.8 加热排管 2.3 2.5 2.5 3.0 3.0 3.5 冷却排管 2.3 2.3 2.5 2.5 3.0 3.0 淋水室 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 风机出口 6.0 8.5 9.0 11.0 10.8 14.8 主风管 4.0 6.0 6.0 8.0 9.0 11.0 支风管(水平) 3.0 5.0 4.0 6.5 5.0 9.0 支风管（垂直） 2.5 4.0 3.5 6.0 4.0 8.0 表6 -3 低速风管系统的最大允许流速（m/s） 应用场所以噪声控制 主风管 以摩擦阻力控制 送风主管回风主管送风支管回风支管 住宅 3.0 5.0 4.0 3.0 3.0 公寓、饭店房间 5.0 7.0 6.5 6.0 5.0 办公室、图书馆 6.0 10.0 7.5 8.0 6.0 大礼堂、戏院 4.0 6.5 5.5 5.0 4.0 银行、高级餐厅7.5 10.0 7.5 8.0 6.0 3. 风道通用设计规范 3.1. 风道系统设计需考虑的因素 在汽车风道系统设计时，要保证将其制冷和采暖设备的出风均匀地送入车厢内。在满足该使用效果的前提下，尽可能地做到结构简单，制造方便，与车内内饰设计及附件相协调。风道系统设计时，需考虑以下因素： 1. 必须考虑车身总布置设计、内饰造型设计以及底盘设计中和风道设计相 关的情况； 2. 由于汽车车厢空间有限，空调汽车的风道压力损失问题较为严重，因此 在设计、布置风道时，应特别注意风道中的压力损失； 3. 要考虑风道各支管路之间的风量平衡，各支管路之间的空气流动的压力 损失差值不得超过15％，并要详细计算各支管路的沿程阻力损失； 4. 必须将风道的气流噪声控制在允许的范围内，因此要对风道的风速进行 控制。通常出风口风速控制在6.5～11m/s ，新风入口处风速5～6m/s ，主风道风速5.5～8m/s ，支风道风速4～5.5m/s ，过滤器风速1～1.5m/s ； 5. 风道不能有大的泄漏点，以保证空调系统功能的发挥； 6. 对风道要进行隔热保温处理，以减少空气在风道输送过程中的冷、热量 损失，并防止低温风道表面结露。常用的保温材料有聚苯乙烯泡沫塑料、玻璃棉、聚氨脂泡沫塑料等，为了防止火灾，车外风道最好用泡沫石棉隔热，并用石棉布包扎； 3.2. 风道中的压力损失 由于汽车车室内部的空气流动受有限的车厢空间的限制，汽车空调风道的压力损失问题较为严重，风道压力损失是由沿程压力损失和局部压力损失两部分组成。 3.2.1. 风道沿程压力损失 风道沿程压力损失是空气沿风道管壁流动时，由空气与管壁之间的摩擦、空气分子与分子之间的摩擦而产生。 风道单位长度的沿程压力损失p m （又称比摩阻）的计算式如下： 2 412ρυλs m R p = 汽车空调出风口及风道 设计规范 Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】 汽车空调出风口及风道设计 作者:胡成台 单位:一汽轿车股份有限公司 目录 第1章风道及出风口介绍 在整个汽车空调系统中，风道和出风口组成空调的通风系统，担负着将经过处理（温度调节，湿度调节，净化）的气流送到汽车驾驶舱内，以完成驾驶舱内通风，制冷，加热，除霜除雾，净化空气等的功能。 图 1 某车型空调通风系统及周围环境结构爆炸图 风道介绍 风道连接空调器与出风口,是空调系统中制冷和制热空气的通道。目前空调系统由空调厂商提供,作为空调系统一部分的风道设计,需汽车整车设计部门做匹配设计,车厢内的空气流场与温度场不仅与车厢结构以及空调制冷系统有关,还与空调风道的结构形状密切相关。风道的布置走向、风道占用空间(截面积)以及风道中空气的流速等均影响车厢内的制冷效果,影响系统的经济性和外观造型。 图 2 奔腾B90通风风道 出风口介绍 空调出风口的布置，大小，型式直接影响到车内气流速度，流动方向，流场组织，从而对空调系统性能，车内安静程度，乘客舒适性有着相当重要的影响。 图 3 2001款凯美瑞出风口 空调出风口处于乘客可见区域，属于外观零件，造型设计师会对它们的形状，外观，颜色，表面处理等进行重点设计，以达到期望的美学效果。 从系统性能要求而言，空调出风口的面积大小，布置，型式会直接影响空调出风口气流速度，方向，流动组织，气流噪音等，对它们的校核设计需要分别进行详尽的描述。 空调出风口作为空调通风系统的终端，对气流组织有着至关重要的作用。 空调系统对出风口的要求： 通常在车厢降温时用，主要将适当风速适当温度的气流吹到乘客脸部区域，来满足对温度，气流流动的要求，并可通过调节出风口叶片方向，来将气流吹到胸部膝部区域，也能通过调节叶片将气流避开乘客身体部位。同时，为了达到车内安静要求，要求风速要合适，过大会造成噪音过大。最大风速一般要求在~10.5m/s范围内。 对不同的车型，出风口的数量及位置也会不同。一般地，普通带两排座位的装空调系统的车，都配有前排吹脸出风口，前排吹脚出风口，前吹窗出风口和侧吹窗出风口。一些档次较高的车，为了照顾后排乘客的舒适性，往往会增配后排吹脸出风口和后排吹脚出风口；一些三排座位的旅行车或更多排座位的大型车，往往还需增配第三排出风口或更多的出风口。 图 4 标致308出风口 相关法规/标准要求 1.3.1 国家/政府/行业法规要求 中华人民共和国国家标准汽车风窗玻璃除霜系统的性能要求及试验方法，GB 11556-94 中华人民共和国国家标准汽车风窗玻璃除雾系统的性能要求及试验方法，GB 11555-94 1.3.2 FCC相关标准要求 GMW3037 乘用车最大制冷性能验证试验 汽车仪表板设计方法仪表板是汽车内饰中结构最为复杂 , 零部件数量最多的总 成零件。仪表板的外观质量和风格决定了客户对整车内饰的 评价，它包括了许多功能性的零件，如组合仪表、音响娱乐系 统、各种电器开关、空调控制器等等零件，同时在仪表板设计 上还涉及到许多安全法规的要求，如驾驶员可视区域的要求、 头部撞击的要求、膝部撞击的要求等。所以仪表板的设计有 着较高的设计难度。 1、仪表板零件简介 仪表板总成是汽车座舱系统(COCKPIT) 的重要组成部分，它 包含的零部件种类和数量要看座舱系统的具体结构和对它 如何划分，一般而言，仪表板总成由以下几部分组成： 1.仪表板本体，它是座舱系统的载体和框架。从触感上 可分为硬塑仪表板和软化仪表板。硬塑仪表板一般用 于低价的家庭用车，如CORSA 仪表板和秦川仪表板。为 了提高仪表板的外观质量（大型注塑件上易产生注塑 缺陷）和触感，常常在仪表板的表面喷涂软触漆。另一 类是软化的仪表板，可以通过发泡材料在表皮和骨架 之间发泡，或是将带有泡沫背基的表皮复合到仪表板 骨架上来达到软化的效果。第一种方式可以制造形状 复杂的仪表板，外观和触感较好，但模具、设备的投入 较大；第二种方式只适应于较平坦的仪表板，泡沫的背 基一般为3－4 毫米，但工艺简单，投入较少。 2.各种电器仪表、开关及音响娱乐系统。这些都是一些 功能性的零件，如组合仪表、车灯开关、收音机、保险 盒、继电器盒等 3. 通 风 系 统， 主 要 由 空 调 机、 空 调 控 制 器、 各 种 风 道 和 出 风 口 组 成， 提 供 汽 车 除 霜 除 雾 功 能 及 车 内 环 境 温 度 控 制。 4. 副 驾 驶 侧 安 全 气 囊， 它 是 现 代 汽 车 必 备 的 安 全 设 备， 通 常 气 囊 系 统 由 气 体 发 生 器、 气 袋、 安 装 金 属 框 架、 气 囊 导 向 框 架 和 气 囊 盖 板 组 成。 现 流 行 没 有 气 囊 盖 板 的 气 囊， 它 是 用 激 光 切 割 仪 表 板 的 背 面，POLO 和AUDI A6 的 仪 表 板 就 是 无 缝 气 囊。 5. 手 套 箱 和 各 种 储 物 盒 6. 各 种 各 样 的 装 饰 面 板 7. 金 属 加 强 粱， 加 强 粱 承 受 了 座 舱 系 统 各 个 零 件 的 载 荷， 包 括 气 囊 发 射 的 动 载 荷 及 转 向 管 柱、 方 向 盘、 收 音 机、 组 合 仪 表 、 手 套 箱 等 的 静 载 荷。 所 以COCKPIT 都 有 强 大 的 加 强 粱。 8. 各 种 各 样 的 电 子 线 束. 以 上8 部 分 零 件 再 加 上 方 向 盘 和 转 向 结 构， 就 是 一 个 完 整 的COCKPIT 系 统 了。COCKPIT 可 以 在 仪 表 板 生 产 厂 家 进 行 预 装 配， 然 后 以 模 块 的 形 式 安 装 到 整 车 上， 可 以 减 少 整 车 厂 装 配 线 的 长 度， 提 高 效 率， 降 低 成 本， 是 目 前 国 际 上 流 行 的 生 产 方 式。 二、仪 表 板 的 设 计 流 程 Styling design Engineering & packaging Modeling & make engineering 1.市 场 调 查、 客 户 需 2.设 计 风 格 定 位 3.造 型 方 案 初 始 效 果 图 4. 最 终 完 善 效 果 图 5. TAPE DRAWING 6. 完 成rough surface 7. 制 作sitting buck & 8. 扫 描clay 模 型 11.假 人 布 置 12.人 体 工 程 学 研 究 13.仪 表 板 结 构 布 置（5 个 主 断 面） 14.产 品 结 构 设 计（BAP 设 计） 15.产 品 零 件 造 型 16.产 品 工 程 图 纸 输出信息 输出信息 第３３卷第４期２０１０年４月 ｌ 合肥工业大学学报（自然科学版） ＪＯＵＲＮＡＩ，０ＦＨＥＦＥＩＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ Ｖ０１－３３Ｎｏ．４ Ａｐｒ．２０１０ 汽车空调除霜风道分析及结构优化 陶其铭，许志宝，夏广飞 （江淮汽车股份有限公司技术中心，安徽合肥２３０６０１） 摘要：文章运用ＣＦＤ方法对某款汽车空调除霜风道内部流动进行了详细分析；研究显示，该空调除霜风道各出风口分风比不合理，且内部存在较多大尺度或小尺度的涡流，这些涡流主要是由除霜风道内部扰流板结构不合理造成的；为消除涡流、改善除霜风道的流场特性，对该除霜风道的内部结构进行了优化设计，改进效果显著。 关键词：汽车空调；除霜风道；ＣＦＤ方法 中图分类号：Ｕ４６３．８５１文献标识码：Ａ文章编号：１００３—５０６０（２０１０）０４—０４９８—０３ ＡｎａｌｙｓｉｓａｎｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｆｏｒａｕｔｏＨＶＡＣｄｅｆｒｏｓｔｉｎｇｄｕｃｔ ＴＡＯＱｉ—ｍｉｎｇ，ＸＵＺｈｉ—ｂａｏ，ＸＩＡＧｕａｎｇ－ｆｅｉ （ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｅｎｔｅｒ，ＪｉａｎｇｈｕａｉＡｕｔｏｍｏｂｉｌｅＣｏ．Ｌｔｄ，Ｈｅｆｅｉ２３０６０１。Ｃｈｉｎａ） Ａｂ删：ＴｈｅｆｌｏｗｆｉｅｌｄｉｎｓｉｄｅａｕｔｏＨｅａｔｉｎｇＶｅｎｔｉｌａｔｉｏｎａｎｄＡｉｒＣｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ（ＨＶＡＣ）ｄｅｆｒｏｓｔｉｎｇｄｕｃｔｉｓａｒｉａ—ｌｙｚｅｄｉｎｄｅｔａｉｌｆｏｒａｃｅｒｔａｉｎｂｒａｎｄｏｆａｕｔｏｂｙＣＦＤｍｅｔｈｏｄ．硒ｅｓｔｕｄｙｉｎｄｉｃａｔｅｓｔｈａｔｔｈｅａｉｒｆｌｕｘｏｆｄｕｃｔｏｕｔｌｅｔｉｓｉｒｒａｔｉｏｎａｌａｎｄｔｈｅｒｅａｒｅｌａｒｇｅａｎｄｓｍａｌｌ－ｓｉｚｅｄｅｄｄｉｅｓｉｎｔｈｅｄｅｆｒｏｓｔｉｎｇｄｕｃｔｃａｕｓｅｄｍａｉｎｌｙｂｙｔｈｅｉｒｒａｔｉｏｎａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｓｐｏｉｌｅｒｓ．Ｆｏｒｅｌｉｍｉｎａｔｉｎｇｔｈｅｓｅｅｄｄｉｅｓａｎｄｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｆｌｏｗｆｉｅｌｄ，ｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｄｅ—ｓｉｇｎｆｏｒｔｈｅａｕｔｏＨＶＡＣｄｅｆｒｏｓｔｉｎｇｄｕｃｔｉｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔ，ｗｈｉｃｈｉｓｏｂｓｅｒｖａｂｌｙｅｆｆｅｃｔｉｖｅ Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｕｔｏＨｅａｔｉｎｇＶｅｎｔｉｌａｔｉｏｎａｎｄＡｉｒＣｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ；ｄｅｆｏｒｓｔｉｎｇｄｕｃｔ；ＣＦＤｍｅｔｈｏｄ 基于ＣＦＤ数值仿真技术的除霜风道优化设计方法能大幅度提高设计产品的质量，降低设计成本，缩短设计周期，是研究汽车整车及零部件空气特性的有力工具‘１｜。 １数值计算模型 （１）几何模型及网格划分。图１所示是某汽车除霜风道的几何模型和网格模型。该款车的除霜风道由１个人口和６个出口组成。考虑到工艺数模的复杂性，在不影响计算精度的前提下对模型做了一些简化处理，以减少网格总数及计算时间。但是关键部件如扰流板、风道内壁未作任何简化。从ＣＡＴＩＡ中导出ＩＧＳ格式的数模，再导入至Ｈｙｐｅｒｍｅｓｈ中，进行前处理，得到一个封闭空间的计算域。将Ｈｙｐｅｒｍｅｓｈ处理后的网格模型导入ＳＴＡＲ－ＣＣＭ＋后，经检查没有几何错误或间隙后可以直接生成计算所需体网格，也可以按照网格尺度要求重新生成面网格，再生成体格。本文的除霜风道模型生成的网格数目约２２万。 图１除霜风遒几何模型和网格模型 （２）边界条件及求解设置。固体区与流体区的物性参数［２］（如固体的密度、流体的密度与粘度等）为常数；流动为稳态流动（速度、压力、温度等不随时间变化）；不考虑重力和温度的影响。计算介质为空气，环境大气压力Ｐ一１０１３２．５Ｐａ，温度丁一３００Ｋ，空气密度ｐ＝１．２２５ｋｇ／ｍ３，空气黏 牧稿日期：２００９－０４—１３ 作者简介：陶其铭（１９７９一）．男，安徽铜陵人，江淮汽车股份有限公司工程师万方数据第六章风速、风道及风口设计(第二版)
汽车空调出风口及风道设计的要求规范
副仪表板法规和设计规范要求
仪表板设计指南
汽车仪表板设计浅谈
汽车风道设计
仪表台结构设计
风速、风道及风口设计(第二版)
汽车空调除霜性能的CFD模拟
仪表板设计指导书
汽车空调出风口及风道设计规范
汽车内饰风道系统设计要求
第六章 风速、风道及风口设计(第二版)
(整理)风道设计
汽车空调出风口及风道设计规范
仪表板设计规范
汽车空调除霜风道分析及结构优化