基于2021版C-NCAP的Q3假人伤害研究.pdf

汽车科技 /AUTO SCI-TECH2023年第5期3031顾海明毕业于哈尔滨工业大学，硕士学历，现就职于中汽研汽车检验中心（天津）有限公司，任高级工程师，主要从事汽车被动安全检测及研究工作。doi:10.3969/j.issn.1005-2550.2023.05.005 收稿日期：2023-07-26基于2021版C-NCAP的Q3假人伤害研究顾海明，段丙旭，于睿晗，王立民（中汽研汽车检验中心（天津）有限公司，天津 300300）摘 要：通过对47个试验中Q3假人的伤害数据进行统计，对比分析引入Q3假人前后正面全宽碰撞工况的得分率情况，重点分析Q3假人各部位得分，统计结果表明引入Q3假人后2021版正面全宽碰撞工况假人得分率低于2018版假人得分率，Q3假人头、颈部相对于胸部更易失分，主要由于碰撞过程中Q3假人胸部受儿童座椅Harness约束，头、颈部由于惯性继续运动而产生的“甩动”效应而失分。研究发现，车辆OLC值对假人伤害影响较大。关键词：Q3假人；C-NCAP；得分率；伤害分析中图分类号：U467.14 文献标识码：A 文章编号：1005-2550（2023）05-0030-05Research on the Q3 Dummy Injury Based on C-NCAP 2021GU Hai-ming,DUAN Bing-xu,YU Rui-han,WANG Li-min(CATARC Automotive Test Center(Tianjin)Co.,Ltd,Tianjin 300300,China)Abstract:Based on the data of Q3 dummy in 47 tests,comparative analysis is performed to the scoring rate before and after the Q3 dummy introduction,focusing on scoring of each body parts.Results show that the scoring rate descends after the Q3 dummy introduction in full-width frontal impact scenario.Head and neck are more likely to lose points than chest.,the impact can cause swing effect to the head and neck when the dummy chest is restrained by CRS system.It is found that vehicle OLC has a great influence on dummy injury.Key Words:Q3 Dummy;C-NCAP;Scoring Rate;Injury Analysis1 引言汽车碰撞用假人是碰撞试验中最重要的试验设备，Q3假人应用在欧洲ECER44、ECE R129、ASEAN NCAP、Global NCAP等标准中，2018版C-NCAP正面全宽碰撞试验中使用Q3假人，但仅评价其在碰撞过程中的头部最大位移量1，2021版C-NCAP正面全宽碰撞试验中增加了对Q3假人头、颈、胸部位置假人伤害的评价2。虽然Q3假人在儿童安全保护方面应用广泛，但对于Q3假人伤害限值的研究讨论从未停止，主要问题集中在对产生伤害信号的尖峰的原因解释不清。Yoshinori Tanaka3等人对ECE R44工况下乘坐在ISOFIX类儿童座椅的Q3假人的运动行为进行研究，研究指出在碰撞过程中Q3假人头部与胸部接触后，头部Z向加速度产生尖峰而胸部Z向加速度降低，研究指出了头部Z向加速度产生尖峰的现象，并未对头部Z向加速度产生尖峰的原因进行分析。Yong Han4等人使用软件仿真的方式指出ECE R44工况下Q3假人胸部加速度尖峰是由于Q3假人下颚与颈部接触产生，但是仿真的尖峰时刻是在95ms，而在实际的试验中，Q3假人胸部加速度尖峰产生的时刻是在65ms，试验与仿真结果差异较大，不足以说明Q3假人胸部加速度尖峰的来源。本文首先通过数据统计分析Q3假人在50km/h正面全宽碰撞工况下各个部位的得分情况，通过典型车辆的碰撞曲线，分析了各个部位失分的主要原因，并分析车辆OLC值与Q3假人伤害之间关系。2 Q3 假人伤害统计 2.1 统计工况如图1所示，C-NCAP 2018版正面全宽碰撞工况中，试验车辆乘员后排位置布置了一个Q3儿童假人。Q3假人通过五点式安全带固定在安全座椅上，在安装过程中按照规程在假人和儿童安全座椅靠背之间放置一个铰链连接的木板，木板厚2.5cm、宽6cm，长度等于Q3假人肩膀的高度减去臀部中心的高度，保证拉带拉力要超出调节力 250N25N，调整完毕后取出木板。安全座椅放置在车辆第二排最右侧位置，通过ISOFIX固定装置及Top tether上拉带安装在车身上。试验过程中，通过数据采集系统采集Q3假人头部加速度、颈部力及力矩、胸部加速度及胸部压缩量1。图1 正面全宽碰撞工况2.2 Q3 假人损伤统计分析C-NCAP 2021版乘员保护测评方案中，正面全宽碰撞工况的试验速度和假人布置方案和C-NCAP 2018版是一样的，但对于Q3假人的评价存在差别，提出了更高的要求，需要对头部、颈部、胸部进行评价。结合试验视频，发现所有Q3假人均未与前排座椅发生接触，对于假人头部按照头部加速度3ms指标进行评价，颈部仅评价颈部Fz向指标，胸部仅评价胸部加速度3ms指标，具体评价指标及限值如表1所示：表1 Q3假人评价指标及限值假人Q3分数备注头部加速度3ms/g60802不发生接触时，头部 3ms 计算分数颈部 Fz/N155528401胸部加速度3ms/g41551总计4本文对从碰撞试验室的数据库中抽取的2021年度47个车型的50km/h正面全宽碰撞中Q3假人的伤害指标进行统计，并对比50km/h正面全宽碰撞工况下车型按照C-NCAP 2018版评价和C-NCAP 2021版评价的假人得分率，如图2所示，数据显示按照C-NCAP 2018版评价50km/h正面全宽碰撞的假人得分率中位数为89.3%，按照C-NCAP 2021版测评方案的假人得分率中位数为78.8%，C-NCAP 2021版假人得分率相较C-NCAP 2018版假人得分率偏低，表明C-NCAP 2021版随着Q3假人参与到评价规程中后，评价规则更加严苛，另一方面也表明Q3假人的综合得分率要低于成年假人的综合得分率。图2 50km/h正面全宽碰撞假人得分率图3为Q3假人得分率统计结果，结果显示Q3假人得分率中位数为24.0%，得分率上四分位数为9.2%，得分率下四分位数位52.4%；Q3假人头部得分率中位数为5.0%，得分率上四分位数为0.0%，基于2021版C-NCAP的Q3假人伤害研究汽车科技 /AUTO SCI-TECH2023年第5期3031顾海明毕业于哈尔滨工业大学，硕士学历，现就职于中汽研汽车检验中心（天津）有限公司，任高级工程师，主要从事汽车被动安全检测及研究工作。doi:10.3969/j.issn.1005-2550.2023.05.005 收稿日期：2023-07-26基于2021版C-NCAP的Q3假人伤害研究顾海明，段丙旭，于睿晗，王立民（中汽研汽车检验中心（天津）有限公司，天津 300300）摘 要：通过对47个试验中Q3假人的伤害数据进行统计，对比分析引入Q3假人前后正面全宽碰撞工况的得分率情况，重点分析Q3假人各部位得分，统计结果表明引入Q3假人后2021版正面全宽碰撞工况假人得分率低于2018版假人得分率，Q3假人头、颈部相对于胸部更易失分，主要由于碰撞过程中Q3假人胸部受儿童座椅Harness约束，头、颈部由于惯性继续运动而产生的“甩动”效应而失分。研究发现，车辆OLC值对假人伤害影响较大。关键词：Q3假人；C-NCAP；得分率；伤害分析中图分类号：U467.14 文献标识码：A 文章编号：1005-2550（2023）05-0030-05Research on the Q3 Dummy Injury Based on C-NCAP 2021GU Hai-ming,DUAN Bing-xu,YU Rui-han,WANG Li-min(CATARC Automotive Test Center(Tianjin)Co.,Ltd,Tianjin 300300,China)Abstract:Based on the data of Q3 dummy in 47 tests,comparative analysis is performed to the scoring rate before and after the Q3 dummy introduction,focusing on scoring of each body parts.Results show that the scoring rate descends after the Q3 dummy introduction in full-width frontal impact scenario.Head and neck are more likely to lose points than chest.,the impact can cause swing effect to the head and neck when the dummy chest is restrained by CRS system.It is found that vehicle OLC has a great influence on dummy injury.Key Words:Q3 Dummy;C-NCAP;Scoring Rate;Injury Analysis1 引言汽车碰撞用假人是碰撞试验中最重要的试验设备，Q3假人应用在欧洲ECER44、ECE R129、ASEAN NCAP、Global NCAP等标准中，2018版C-NCAP正面全宽碰撞试验中使用Q3假人，但仅评价其在碰撞过程中的头部最大位移量1，2021版C-NCAP正面全宽碰撞试验中增加了对Q3假人头、颈、胸部位置假人伤害的评价2。虽然Q3假人在儿童安全保护方面应用广泛，但对于Q3假人伤害限值的研究讨论从未停止，主要问题集中在对产生伤害信号的尖峰的原因解释不清。Yoshinori Tanaka3等人对ECE R44工况下乘坐在ISOFIX类儿童座椅的Q3假人的运动行为进行研究，研究指出在碰撞过程中Q3假人头部与胸部接触后，头部Z向加速度产生尖峰而胸部Z向加速度降低，研究指出了头部Z向加速度产生尖峰的现象，并未对头部Z向加速度产生尖峰的原因进行分析。Yong Han4等人使用软件仿真的方式指出ECE R44工况下Q3假人胸部加速度尖峰是由于Q3假人下颚与颈部接触产生，但是仿真的尖峰时刻是在95ms，而在实际的试验中，Q3假人胸部加速度尖峰产生的时刻是在65ms，试验与仿真结果差异较大，不足以说明Q3假人胸部加速度尖峰的来源。本文首先通过数据统计分析Q3假人在50km/h正面全宽碰撞工况下各个部位的得分情况，通过典型车辆的碰撞曲线，分析了各个部位失分的主要原因，并分析车辆OLC值与Q3假人伤害之间关系。2 Q3 假人伤害统计 2.1 统计工况如图1所示，C-NCAP 2018版正面全宽碰撞工况中，试验车辆乘员后排位置布置了一个Q3儿童假人。Q3假人通过五点式安全带固定在安全座椅上，在安装过程中按照规程在假人和儿童安全座椅靠背之间放置一个铰链连接的木板，木板厚2.5cm、宽6cm，长度等于Q3假人肩膀的高度减去臀部中心的高度，保证拉带拉力要超出调节力 250N25N，调整完毕后取出木板。安全座椅放置在车辆第二排最右侧位置，通过ISOFIX固定装置及Top tether上拉带安装在车身上。试验过程中，通过数据采集系统采集Q3假人头部加速度、颈部力及力矩、胸部加速度及胸部压缩量1。图1 正面全宽碰撞工况2.2 Q3 假人损伤统计分析C-NCAP 2021版乘员保护测评方案中，正面全宽碰撞工况的试验速度和假人布置方案和C-NCAP 2018版是一样的，但对于Q3假人的评价存在差别，提出了更高的要求，需要对头部、颈部、胸部进行评价。结合试验视频，发现所有Q3假人均未与前排座椅发生接触，对于假人头部按照头部加速度3ms指标进行评价，颈部仅评价颈部Fz向指标，胸部仅评价胸部加速度3ms指标，具体评价指标及限值如表1所示：表1 Q3假人评价指标及限值假人Q3分数备注头部加速度3ms/g60802不发生接触时，头部 3ms 计算分数颈部 Fz/N155528401胸部加速度3ms/g41551总计4本文对从碰撞试验室的数据库中抽取的2021年度47个车型的50km/h正面全宽碰撞中Q3假人的伤害指标进行统计，并对比50km/h正面全宽碰撞工况下车型按照C-NCAP 2018版评价和C-NCAP 2021版评价的假人得分率，如图2所示，数据显示按照C-NCAP 2018版评价50km/h正面全宽碰撞的假人得分率中位数为89.3%，按照C-NCAP 2021版测评方案的假人得分率中位数为78.8%，C-NCAP 2021版假人得分率相较C-NCAP 2018版假人得分率偏低，表明C-NCAP 2021版随着Q3假人参与到评价规程中后，评价规则更加严苛，另一方面也表明Q3假人的综合得分率要低于成年假人的综合得分率。图2 50km/h正面全宽碰撞假人得分率图3为Q3假人得分率统计结果，结果显示Q3假人得分率中位数为24.0%，得分率上四分位数为9.2%，得分率下四分位数位52.4%；Q3假人头部得分率中位数为5.0%，得分率上四分位数为0.0%，基于2021版C-NCAP的Q3假人伤害研究汽车科技 /AUTO SCI-TECH2023年第5期3233得分率下四分位数位46.2%；Q3假人颈部得分率中位数为24.1%，得分率上四分位数为8.1%，得分率下四分位数位46.2%；Q3假人胸部得分率中位数为63.0%，得分率上四分位数为19.0%，得分率下四分位数位89.0%。统计结果表明Q3假人整体得分率偏低，远小于成年假人89.3%的得分率，其中头、颈部为主要失分部位，Q3假人胸部得分率相对头、颈部得分率稍高。图3 Q3假人得分率分析3 Q3 假人损伤特征分析3.1 Q3 假人头颈部损伤分析图4为某车辆正面全宽碰撞工况下头部合成加速度与头部三向加速度曲线，合成加速度峰值达到92g，其cum.a3ms达到88g，按照C-NCAP 2021版评价要求，头部部位得分为0分。从图中可看出，头部Z向加速度对头部合成加速度贡献最大，头部Z向加速度的尖峰为头部扣分的主要原因。图4 Q3假人头部加速度曲线试验过程中在Q3假人下颚与胸部粘贴接触传感器，如图5所示。当下颚与胸部接触时，数据采集系统中会产生一个阶跃信号，从接触传感器采集到的曲线图像中可以确定下颚与胸部接触的时刻。图6为头部Z向加速度、颈部Fz向力及接触传感器信号曲线，从图6中可以看出，颈部Fz、头部Az峰值在80ms左右，而下颚与胸部接触时刻在95ms左右。颈部Fz、头部Az峰值出现的时刻与下颚接触胸部时刻存在较大差异，且峰值出现时刻先于接触时刻，这表明此试验中Q3头、颈部损伤并非由于碰撞过程中下颚与胸部接触造成。图5 接触传感器粘贴位置图6 Q3假人头、颈及接触响应信号3.2 Q3 假人胸部损伤分析图7为Q3假人胸部合成加速度与胸部三向加速度曲线及接触传感器信号曲线，图7中合成加速度峰值达到66g，按照C-NCAP 2021版评价要求，胸部部位得分为0分。同时从图7中可得到，胸部X、Z向加速度是引起Q3假人胸部失分的主要原因，在80ms时刻，胸部X向加速度突然有一反向尖峰，持续约4ms后震荡减小，表明此时刻Q3假人胸部受到儿童座椅完全约束，此时Q3假人上肢由于处于自由状态继续运动。这种向前上方的“甩动”对假人脊柱产生一前向拉力，致使Q3假人X向胸部加速度产生一震荡，Q3假人无约束自由行程结束。此后由于儿童假人胸骨、座椅安全带及后拉带的弹性，假人继续向前运动直至反弹，假人胸部X向加速度逐渐减小；胸部Z向加速度由正值突变为负值，表明假人由于车辆碰撞过程中的前倾而导致在Z方向自由约束的假人受到约束。图7 Q3假人胸部加速度及接触响应信号对比图6和图7曲线可发现，头部Z向加速度、颈部Fz向力最大值时刻与胸部加速度X、Z向加速度最大值时刻均在80ms左右。此阶段为Q3假人自由运动的上肢与假人躯干相对速度最大，“甩动”效应最明显的时间段。可以判断Q3假人损伤主要由于一种惯性“甩动”效应导致。在碰撞过程中假人运动受到约束系统的突然约束，而未被约束的假人部位由于惯性继续运动而产生的“甩动”效应对Q3假人保护有极为不利的影响。4 OLC 对 Q3 假人伤害影响分析根据文献5的数据可以得出，针对ISOFIX安装形式的安全座椅，在试验中Q3假人拉带力的允差对碰撞过程中Q3所受伤害影响可忽略不计，本文相关数据均来自相同儿童安全座椅试验结果，进而将Q3假人的伤害从约束系统配置中剥离开。本文采用乘员载荷准则OLC对车辆B柱加速度进行评价。OLC模型中6，假设假人在前65mm运动过程中处于自由状态，65mm-300mm处于约束系统约束状态，这与Q3假人在试验中的运动是一致的，OLC的含义为假人约束过程中所承载的平均减速度，单位为g。对车辆B柱加速度曲线的OLC与Q3假人各部位伤害进行回归分析，图8为车辆B柱加速度曲线OLC与Q3假人头部a3ms散点图，并进行线性回归分析，图中R2是回归方程的决定系数，是评价回归方程拟合程度的重要指标，数值大小反映自变量对因变量的解释程度，从图中可以看出R2为0.81，其相关系数为0.90。Q3假人头部a3ms响应与车辆OLC之间极强相关，并呈现正相关关系。图9为车辆B柱加速度曲线OLC与Q3假人颈部力Fz散点图，从图中可以看出R2为0.48，其相关系数为0.69，Q3假人颈部力Fz与车辆OLC之间强相关，并呈现正相关，图10为车辆B柱加速度曲线OLC与Q3假人胸部加速度a3ms散点图，从图中可以看出R2为0.68，其相关系数为0.83，Q3假人胸部加速度a3ms与车辆OLC之间强相关，并呈现正相关。图8 OLC与Q3假人头部a3ms图9 OLC与Q3假人颈部力Fz图10 OLC与Q3假人胸部加速度a3ms基于2021版C-NCAP的Q3假人伤害研究汽车科技 /AUTO SCI-TECH2023年第5期3233得分率下四分位数位46.2%；Q3假人颈部得分率中位数为24.1%，得分率上四分位数为8.1%，得分率下四分位数位46.2%；Q3假人胸部得分率中位数为63.0%，得分率上四分位数为19.0%，得分率下四分位数位89.0%。统计结果表明Q3假人整体得分率偏低，远小于成年假人89.3%的得分率，其中头、颈部为主要失分部位，Q3假人胸部得分率相对头、颈部得分率稍高。图3 Q3假人得分率分析3 Q3 假人损伤特征分析3.1 Q3 假人头颈部损伤分析图4为某车辆正面全宽碰撞工况下头部合成加速度与头部三向加速度曲线，合成加速度峰值达到92g，其cum.a3ms达到88g，按照C-NCAP 2021版评价要求，头部部位得分为0分。从图中可看出，头部Z向加速度对头部合成加速度贡献最大，头部Z向加速度的尖峰为头部扣分的主要原因。图4 Q3假人头部加速度曲线试验过程中在Q3假人下颚与胸部粘贴接触传感器，如图5所示。当下颚与胸部接触时，数据采集系统中会产生一个阶跃信号，从接触传感器采集到的曲线图像中可以确定下颚与胸部接触的时刻。图6为头部Z向加速度、颈部Fz向力及接触传感器信号曲线，从图6中可以看出，颈部Fz、头部Az峰值在80ms左右，而下颚与胸部接触时刻在95ms左右。颈部Fz、头部Az峰值出现的时刻与下颚接触胸部时刻存在较大差异，且峰值出现时刻先于接触时刻，这表明此试验中Q3头、颈部损伤并非由于碰撞过程中下颚与胸部接触造成。图5 接触传感器粘贴位置图6 Q3假人头、颈及接触响应信号3.2 Q3 假人胸部损伤分析图7为Q3假人胸部合成加速度与胸部三向加速度曲线及接触传感器信号曲线，图7中合成加速度峰值达到66g，按照C-NCAP 2021版评价要求，胸部部位得分为0分。同时从图7中可得到，胸部X、Z向加速度是引起Q3假人胸部失分的主要原因，在80ms时刻，胸部X向加速度突然有一反向尖峰，持续约4ms后震荡减小，表明此时刻Q3假人胸部受到儿童座椅完全约束，此时Q3假人上肢由于处于自由状态继续运动。这种向前上方的“甩动”对假人脊柱产生一前向拉力，致使Q3假人X向胸部加速度产生一震荡，Q3假人无约束自由行程结束。此后由于儿童假人胸骨、座椅安全带及后拉带的弹性，假人继续向前运动直至反弹，假人胸部X向加速度逐渐减小；胸部Z向加速度由正值突变为负值，表明假人由于车辆碰撞过程中的前倾而导致在Z方向自由约束的假人受到约束。图7 Q3假人胸部加速度及接触响应信号对比图6和图7曲线可发现，头部Z向加速度、颈部Fz向力最大值时刻与胸部加速度X、Z向加速度最大值时刻均在80ms左右。此阶段为Q3假人自由运动的上肢与假人躯干相对速度最大，“甩动”效应最明显的时间段。可以判断Q3假人损伤主要由于一种惯性“甩动”效应导致。在碰撞过程中假人运动受到约束系统的突然约束，而未被约束的假人部位由于惯性继续运动而产生的“甩动”效应对Q3假人保护有极为不利的影响。4 OLC 对 Q3 假人伤害影响分析根据文献5的数据可以得出，针对ISOFIX安装形式的安全座椅，在试验中Q3假人拉带力的允差对碰撞过程中Q3所受伤害影响可忽略不计，本文相关数据均来自相同儿童安全座椅试验结果，进而将Q3假人的伤害从约束系统配置中剥离开。本文采用乘员载荷准则OLC对车辆B柱加速度进行评价。OLC模型中6，假设假人在前65mm运动过程中处于自由状态，65mm-300mm处于约束系统约束状态，这与Q3假人在试验中的运动是一致的，OLC的含义为假人约束过程中所承载的平均减速度，单位为g。对车辆B柱加速度曲线的OLC与Q3假人各部位伤害进行回归分析，图8为车辆B柱加速度曲线OLC与Q3假人头部a3ms散点图，并进行线性回归分析，图中R2是回归方程的决定系数，是评价回归方程拟合程度的重要指标，数值大小反映自变量对因变量的解释程度，从图中可以看出R2为0.81，其相关系数为0.90。Q3假人头部a3ms响应与车辆OLC之间极强相关，并呈现正相关关系。图9为车辆B柱加速度曲线OLC与Q3假人颈部力Fz散点图，从图中可以看出R2为0.48，其相关系数为0.69，Q3假人颈部力Fz与车辆OLC之间强相关，并呈现正相关，图10为车辆B柱加速度曲线OLC与Q3假人胸部加速度a3ms散点图，从图中可以看出R2为0.68，其相关系数为0.83，Q3假人胸部加速度a3ms与车辆OLC之间强相关，并呈现正相关。图8 OLC与Q3假人头部a3ms图9 OLC与Q3假人颈部力Fz图10 OLC与Q3假人胸部加速度a3ms基于2021版C-NCAP的Q3假人伤害研究汽车科技 /AUTO SCI-TECH2023年第5期34355 总结根据C-NCAP 2021版评价规程中的Q3假人试验及评价方法，对比研究C-NCAP 2021版与C-NCAP 2018版正面全宽碰撞工况下假人得分率，并具体分析Q3假人整体得分率及各部位得分率，分析各部位伤害机理，同时分析影响Q3假人得分试验因素，结果表明C-NCAP 2021版评价规程相较2018版评价规程更为严苛，Q3假人整体得分率较低，其中头、颈部相较胸部得分率更低，头、颈部损伤并非因假人下颚与胸部接触产生，假人损伤与“甩动”效应关系较大，通过降低车辆的OLC可减少Q3假人伤害。参考文献：1中国汽车技术研究中心.C-NCAP 管理规则（2018年版）M.天津:中国汽车技术研究中心，2018.2中国汽车技术研究中心有限公司.C-NCAP 管理规则（2021年版）M.天津:中国汽车技术研究中心有限公司，2021.3Responses of Hybrid III 3YO and Q3 Dummies in Various CRSs Tested Using ECE R44 Impact Conditions.4Analysis of Chest Injuries to Child Occupants Seated in Impact Shield CRS based on Dummy tests,FE Simulations and Animal Tests.5Visvikis,Costandinos&Thurn,Christoph&Krebs,Cornelia.(2017).The effect of ISOFIX on booster seat performance in UN Regulation No.129 front impact tests.6水野幸治.汽车碰撞安全M.北京：人民交通出版社，2016.7Test Device Head Contact Duration Analysis(STABILIZED Jul 2016)J2052_201607.专家推荐语本论文基于试验数据样本进行统计分析，得出 Q3 假人头、颈部相对于胸部更易失分的主要原因，研究表明车辆 OLC值对假人伤害影响较大。全文总体结构合理，数据详实，论述比较清晰，主要观点和结论清晰，对汽车车身结构设计有一定的指导意义。屈新田东风汽车集团有限公司技术中心CAE专业副总师 高级工程师基于2021版C-NCAP的Q3假人伤害研究耿小华毕业于吉林大学，车身工程专业，硕士学历，现就职于岚图汽车科技有限公司，任动力传动 NVH 主担，主要从事动力传动 NVH 相关工作，已发表论文某混合动力车怠速车内轰鸣控制研究。doi:10.3969/j.issn.1005-2550.2023.05.006 收稿日期：2023-06-09某乘用车轮毂轴承异响诊断耿小华，吕岗，张紫广，孙作奎，张企（岚图汽车科技有限公司，武汉 430056）摘 要：某乘用车匀速行驶时，车内有明显的嗡嗡声，且声音随着车速变化。使用LMS数据采集系统对异响问题进行测试，发现车内异响与前转向节振动特征一致。采用Hilbert解调和包络分析，找到故障信号的基频，因此锁定异响源为前轮毂轴承外圈。对故障轴承进拆解分析，发现轴承外滚道表面有较深磨损，尺寸分析已严重超出限值。进一步对故障原因进行调查，发现前轮轴承磨损为整车运输过程中前轮的固定约束不够导致，为轴承异响诊断提供参考。关键词：轮毂轴承；异响；Hilbert包络中图分类号：U467.1 文献标识码：A 文章编号：1005-2550（2023）05-0035-04Abnormal Noise Diagnosis of Hub Bearing of A Passenger CarGENG Xiao-hua,LV Gang,ZHANG Zi-guang,SUN Zuo-kui,ZHANG Qi（Lantu Automobile Technology Co.,Ltd.,Wuhan 430056,China）Abstract:When a passenger car drives at a constant speed,there is an obvious buzz sound in the car,and the sound changes with the speed of the vehicle.The abnormal noise was tested by LMS,it is found that the abnormal noise characteristics is consistent with the vibration of front wheel hubs.Using Hilbert demodulation and envelope,the first-order frequency of the fault signal was found,and then the failed part is confirmed,that is the outer ring of front hub bearings.Then though disassembly the failed bearing,it is found that the surface of the outer raceway was deeply worn,and dimensional tolerances seriously exceeded the limit value.By further investigation into the cause of the bearing failure,it is found that the wear of the front wheel bearing was caused by insufficient fixed constraints of the front wheel during the transportation of the whole vehicle.It provides a reference for the diagnosis of bearing abnormal noise.Key Words:Hub Bearing;Abnormal Sound;Hilbert Envelope1 前言轮毂轴承作为汽车承载和行驶的关键零部件，一旦发生故障，便会产生令人心烦的异响。轴承故障一般表现为滚动体、内圈、外圈存在局部不规则损伤，如剥落、点蚀、裂纹等，这种损伤会产生间断性冲击，从而激起轴承座和其他机械零件产生高频固有振动，这种高频固有振动由于其幅值受到脉冲力的调制而表现为复杂的调制波，调制波的调制频率为轴承故障相对应的故障