论汽车吹面出风口平台化设计开发

袁玖华，张志刚



论汽车吹面出风口平台化设计开发

袁玖华，张志刚

（北京汽车股份有限公司汽车研究院，北京 101300）

文章主要以出风口平台化设计开发为例，来阐述平台化开发过程中遇到的问题，以及分析、解决问题的思路，并逐步运用到其他零部件设计开发中。出风口平台化设计需要考虑诸多因素的影响，通过综合评价及整车试验验证后方能最终确定平台化开发方案。

出风口；平台化；设计开发

前言

随着汽车工业的飞速发展，国内自主品牌崛起以及合资品牌低端化策略，造成汽车行业竞争压力加剧。针对此现状，各大主机厂各显神通，在不影响整车性能的前提下想尽各种办法降低整车开发成本，缩短整车开发周期，以求生存。控制整车开发成本的方法很多，但平台化开发策略在整车开发成本控制中贡献卓越，同样，汽车零部件平台化设计开发也可以大大缩短整车开发周期。

1 平台化的定义及意义

1.1 平台化定义

平台化从概念上讲，是指基础，一般指具有通用性的技术基础、结构基础或业务基础。在汽车开发过程中，平台通常是指技术基础和结构基础，而较少的指业务基础。需要注意的是，通用性不是平台化，而平台化的结果或平台化具有通用性的特征。

1.2 平台化的意义

汽车平台化主要是为了适应个性化的需求，缩短汽车的设计开发周期及降低整车设计开发成本，采用平台化设计可以提高通用化的理念，将产品平台化、模块化以便以更低的开发成本和最短的开发周期来实现更多的产品类型的开发和生产。

2 平台化、通用化、家族化之间的关系

平台化是通用化的基础，是同平台之间的共用，通用化可以是平台通用，也可以是零部件通用，通用化包括平台化，而家族化主要是针对汽车造型而言，汽车外观及内饰造型设计风格相同，称之为家族化。

3 平台化出风口设计开发

3.1 平台化出风口介绍

纵观全球汽车行业，汽车吹面出风口风格及功能各式各样，各大汽车厂会根据各自公司的风格设计出适合自身的吹面出风口造型。不同的车型出风口的布置位置各异，本文主要介绍仪表板上布置的四个吹面出风口。仪表板上的四个出风口一般以Y0中心对称，大多数车型四个出风口均不能通用，少数车型可以实现两两通用，而绅宝X25车型仪表板上的四个吹面出风口平台化开发做的相对突出。现以绅宝X25车型出风口设计为例，说明平台化出风口的开发过程。图1为北汽绅宝X25车型出风口分布示意图，四个出风口可以任意互换，且装饰件色彩可以随整车内饰风格变换。

图1 绅宝X25车型出风口分布图

绅宝X25吹面出风口结构介绍，如图2所示：

图2 出风口结构分解图

绅宝X25车型吹面出风口，是北汽开发的首款平台化出风口，在设计之初就将平台化因素及平台化理念运用到整个开发过程中，成功完成一款平台化出风口的设计开发，出风口主要由装饰件、出风口面板、固定框、叶片固定框、出风口内腔及出风口叶片组成，并通过旋转出风口面板控制出风口的开关，调整出风口装饰件调节出风口叶片吹风角度，实现出风口的功能。下面详细介绍一下平台化出风口的开发流程。

3.2 平台化出风口开发流程

开发流程如图3所示：

图3 出风口开发流程

纵观出风口平台化开发的整个过程，绅宝X25车型出风口开发过程中，针对和出风口平台化开发强相关的环节进行有效把控，确保出风口开发完成后，实现平台化。出风口开发流程中和平台化强相关的环节有：概念设计、总体定义及初步设计、油泥模型制作、3D数据设计及模检具制作，介绍如下：

概念设计：工程部，项目开发前期，将平台化理念深入到设计开发中，根据此平台车型定义及出风口设计规范，确定出风口的有效出风面积，出风口设计规范中规定出风口面积按照车型要求如图4所示。

图4 出风口截面积要求

绅宝X25是一款小型SUV车型，固此平台出风口面积定义为4200mm²，并将此要求输入给造型部，进行概念设计。

造型部，造型师根据开发车型的市场、价格、客户群定位确定对标车型、车辆主题定义及工程部输入的平台化出风口面积，进行整车概念设计，并将平台化理念与创意设计完美结合，设计出几套方案进行相关评审。概念设计大方向确定后，造型师根据确定的方案，进行细节方面的优化设计并渲染出效果，工程部根据概念设计确定的方案出具对应效果图的评审意见，综合考虑效果图中出风口平台化设计的工程可行性，继而根据效果图（图5所示）进行平台化出风口的下一步设计开发工作。

图5 绅宝X25车型吹面出风口效果图

总体定义及初步设计：工程部门根据造型部提供的效果图，初步分析出风口的平台化可行性、分块方案、功能定义及装配维修性。通过对标分析，确定绅宝X25车型出风口的初步分块方案，图6所示：

考虑平台化设计，出风口功能初步定义：叶片上下左右可调节以满足出风口气流范围要求、出风口开关要求及风量大小可调节，如图7所示：

图7 出风口功能定义示意图

出风口风量大小及开关通过调节出风口面板来实现，顺时针旋转为减小风量直至关闭状态，逆时针旋转为增大风量直至风门全部打开。出风角度通过调整出风口叶片来实现，上下左右均可调节。装配维修方便性，通过出风口正面卡接安装，方便装配和维修，更有利于出风口平台化。通过以上三方面对标分析、方案评审初步完成出风口的总体定义及初步设计。造型部根据确定的方案制作油泥模型，进一步完成模型评审。

油泥模型制作：出风口可操控性对于平台化设计而言是至关重要的，包含两方面的内容，其一，出风口操作方便性，其二出风口操作空间，通过油泥模型评审确定人机舒适性，及可操控性，最终确定出风口方案可行性。对于油泥模型而言，出风口人机舒适性主要考察出风口布置位置与仪表板整体造型的协调性，因车型而异。油泥模型评审冻结后，造型部开始制作曲面，工程部门根据造型提供的曲面进行3D数据设计工作。

图8 绅宝X25出风口3D数据

3D数据设计：出风口初步方案确定后，根据CAS面进行3D数据设计，数据设计要围绕平台化展开，例如，出风口安装结构相同、方便拆装等。数据阶段主要从理论上验证出风口平台化方案的可行性，确保出风口分块方案及功能定义满足相关要求，装配维修方便快捷。绅宝X25出风口3D数据如图8所示。

数据设计完成后，通过运动分析，从理论上校核出风口功能可行性，出风口运动分析如图9所示：

图9 绅宝X25出风口运动分析

通过出风口3D数据校核及运动分析，确定理论设计满足要求。因绅宝X25车型开发的是圆形出风口，设计过程中需要考虑仪表板四个吹面出风口通用的问题，进一步降低开发周期及成本。出风口3D数据冻结后，再通过制作CNC样件进一步验证方案的可行性，确定方案无问题后，下发数据给供应商进行模检具的开发工作。

模检具制作：模检具设计前期，需要和产品及模具供应商明确绅宝X25车型出风口平台化的需求，并根据此平台规划的车型及各车型生命周期内的量纲需求，初步确定出风口模具材料，以满足出风口平台化生产的需求。

出风口平台化开发流程中，本文主要针对和平台化强相关的几个环节做了相关说明，其他环节同样需要慎重考虑，所以我们在出风口平台化开发过程中，都需把平台化理念贯穿到每一个环节中，充分考虑平台化影响因素，并将平台化开发过程中遇到的问题，通过对标分析，方案评审逐一击破。以绅宝X25车型出风口平台化设计应用为例，说明出风口平台化设计开发思路。

4 出风口平台化开发案例分析

绅宝X25吹面出风口设计开发，充分考虑了平台化设计及应用，并成功的在绅宝平台后续车型中得以运用。现以绅宝X35车型为例，说明出风口平台化运用过程中的主要影响因素、遇到的一系列问题及解决方案。

出风口平台化设计运用主要影响因素分别体现在：局部造型影响、人机布置因素、整车采暖需求等三个方面，针对以上三方面的因素分析如下：

4.1 局部造型影响

绅宝X35车型概念设计前期，将绅宝X25车型出风口以平台化清单的形式输入给造型，造型师在绅宝X35车型概念设计阶段需要把平台化出风口考虑到概念设计中，造型部评估绅宝X25出风口对造型的影响，并根据绅宝X35仪表板造型做适应性调整，以满足X35车型整体造型效果，至此，绅宝X25车型出风口在造型阶段完成平台化设计。绅宝X25/X35车型仪表板造型对比如图10所示：

图10 绅宝X25/X35车型仪表板造型对比

效果图确定后，造型根据确定的效果图出具一版初版CAS供工程分析可行性。通过不同车型出风口周边造型特征的差异化，实现平台化应用。

4.2 人机布置因素

（1）出风口人机布置要求

根据总布置要求，出风口中心布置位置Z向高度（相对于H点）≥330mm，从出风口边缘到99%的眼椭圆切线长度要＜653mm。不能存在阻挡气流吹向目标位置的障碍物，如图11所示：

图11 出风口布置原则

依据绅宝X35车型的人机要求，对平台化出风口进行布置校核，出风口布置位置满足人机要求。

（2）出风口人机布置要求（出风口叶片调整角度为30°）

图12 出风口气流范围

图13 出风口气流范围

通过调整出风口的叶片角度，吹面风口有效出风面积不少于总出风面积的80％时，气流应能够吹到乘员的眼椭圆、设计H点和两侧肩膀，如图12、图13所示。

图12、图13校核结果显示，最初平台化出风口气流的吹风范围不满足设计要求（图12中气流没有吹到H点，图13中出风口气流没有吹到假人的两肩），通过平移、旋转出风口的位置，满足气流范围设计要求。具体操作方法为：将平台化出风口在仪表板上沿X正向平移10mm，再沿Y轴向Z的负方向旋转5°，调整后校核如下：

图14 出风口布置原则

图15 出风口气流范围

根据图14、图15、图16校核结果可以看出，出风口位置调整后可以满足出风口的布置及气流范围要求。

图17 CAE分析示意图

出风口布置完成，通过CAE分析验证出风口布置可行性，首先设计出风口连接风道，其次进行CAE分析验证设计方案，CAE分析主要考察风道的压降、出风口的风速以及各风口的流量比例是否满足要求，CAE分析如图17所示。

根据CAE分析结果，优化风道数据，最终满足设计要求，如图18所示：

图18 连接风道CAE分析结果

备注：出风口相关参数设计要求：风速：7.5 m/s～10.5 m/s，压降≤100Pa，流量分配：1:1:1:1。

4.3 整车采暖要求

整车采暖要求主要由性能分析部进行相关工作的分析验证，项目前期开发阶段，将出风口平台化的信息输入给性能分析部，性能工程师会根据出风口的出风面积及其他影响整车采暖的因素一起分析整车采暖是否满足要求，对于同平台上开发的车型，出风口平台化对整车采暖影响不大。

综上，出风口平台化影响因素诸多，本文主要从设计角度出发，详细说明出风口平台化过程中分析问题、解决问题的思路，使平台化出风口满足新车型的人机布置、操作舒适性、拆装方便性等要求，最终完成平台化设计，截止目前此出风口已经在北汽十一款车型上完成平台化开发，其中六款车型出风口完全实现平台化通用、三款车型出风口部分平台化通用（昌河系列出风口叶片按照昌河要求调整，出风口其他零部件平台化开发），两款车型跨平台通用化（北京BJ系列车型为越野车平台开发车型），如图19所示：

图19 出风口平台化车型展示

5 结论

平台化开发作为日趋成熟的设计方法，不仅可以用于汽车吹面出风口等零件或系统，也可以用于汽车其他功能件的开发。平台化开发能够确保在产品开发过程中，缩短开发周期，降低开发风险及整车开发成本，同时通过规模效应也可以降低产品的模具费用及产品单价成本，提升产品竞争力。本文以汽车吹面出风口平台化开发为例，介绍了平台化开发的具体过程，希望对其他产品平台化设计开发有借鉴意义，树立更完善的平台化设计理念，运用到汽车产品设计开发中。

[1] 张庆更.论汽车平台化设计.沈阳华晨汽车工程研究院.

[2] 黄清鋆.平台化开发策略在门锁功能件上的应用研究.泛亚技术中心.

[3] 陈春柳.平台化座椅骨架设计探讨.

Analysis of Automotive Airvent Platformization Design and Development

Yuan Jiuhua, Zhang Zhigang

( Beijing Automotive Technology Center, BAIC MOTOR Co., Ltd, Beijing 101300 )

The article mainly takes the design and development of the airvent platform as an example to illustrate the problems encountered in the process of platform development, as well as the ideas of analyzing and solving problems that gradually applies them to the design and development of other parts. The platform design of the outlet needs to consider the influence of many factors, and the platform development plan can be finally determined after the comprehensive evaluation and the test of the whole vehicle.

Air Vent;Platform;Design Development

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袁玖华，男，大学本科，现工作于北京汽车股份有限公司汽车研究院，任职仪表板工程师。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.21.065