本發(fā)明涉及碰撞試驗(yàn)，具體涉及一種翻滾碰撞試驗(yàn)臺(tái)及試驗(yàn)方法。

背景技術(shù)：

1、目前，模擬汽車翻滾事故的主要試驗(yàn)方法包括車頂壓潰試驗(yàn)、臺(tái)車滾筒式翻滾試驗(yàn)以及可重復(fù)式翻滾試驗(yàn)等。車頂壓潰試驗(yàn)主要用于在準(zhǔn)靜態(tài)條件下測(cè)量汽車車頂?shù)目箟耗芰Γ@種方法雖然能夠提供關(guān)于車頂結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的重要信息，但無法真實(shí)再現(xiàn)翻滾事故中車頂與地面之間的動(dòng)態(tài)碰撞過程。因此，它不能全面評(píng)估車輛在實(shí)際翻滾事故中的安全性。臺(tái)車滾筒式翻滾試驗(yàn)試圖通過模擬車輛在特定條件下的翻滾過程來彌補(bǔ)上述不足，但其模擬出的車輛運(yùn)動(dòng)模式與現(xiàn)實(shí)中的翻滾事故仍然存在較大差異，只能代表非常有限類型的翻滾情況。此外，由于車輛的運(yùn)動(dòng)軌跡在試驗(yàn)過程中不可控，該方法的可重復(fù)性較差，限制了其在科學(xué)研究和技術(shù)驗(yàn)證中的應(yīng)用價(jià)值。可重復(fù)式翻滾試驗(yàn)，如cris(可控翻滾系統(tǒng))和jrs(喬丹翻滾碰撞系統(tǒng))等，嘗試通過自旋機(jī)構(gòu)模擬翻滾事故中的車輛旋轉(zhuǎn)過程，以提高試驗(yàn)的可控性和重復(fù)性，但是這種重復(fù)式的翻滾實(shí)驗(yàn)，無法完全捕捉到所有相關(guān)的動(dòng)態(tài)因素，如碰撞角度等，安全評(píng)估時(shí)可能存在局限性，從而影響了翻滾試驗(yàn)結(jié)果的可靠性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種翻滾碰撞試驗(yàn)臺(tái)及試驗(yàn)方法，解決現(xiàn)有翻滾碰撞試驗(yàn)中模擬工況覆蓋不全，安全評(píng)估存在局限性，從而影響了翻滾試驗(yàn)結(jié)果的可靠性的問題。

2、本發(fā)明提供的一種方案：一種翻滾碰撞試驗(yàn)臺(tái)，包括底座、兩個(gè)支撐臺(tái)架、滑臺(tái)、滑臺(tái)驅(qū)動(dòng)裝置、旋轉(zhuǎn)裝置、舉升裝置；所述滑臺(tái)滑動(dòng)配合在底座上，由滑臺(tái)驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)；兩個(gè)支撐臺(tái)架均固定在底座上分別位于滑臺(tái)兩側(cè)，兩支撐臺(tái)架之間設(shè)置一旋轉(zhuǎn)臂用于固定試驗(yàn)車，所述支撐臺(tái)架上部設(shè)有第一定位孔，下部設(shè)有多個(gè)第一固定孔，所述第一定位孔、第一固定孔用于安裝導(dǎo)軌板件，所述導(dǎo)軌板件上設(shè)置導(dǎo)軌，導(dǎo)軌上滑動(dòng)配合有滑塊，所述旋轉(zhuǎn)臂支承在滑塊上，旋轉(zhuǎn)臂與旋轉(zhuǎn)裝置連接，所述滑塊與舉升裝置連接。

3、本方案的原理及優(yōu)點(diǎn)在于：通過將旋轉(zhuǎn)臂兩端支承在支撐臺(tái)架的滑塊上，在舉升裝置的作用下，滑塊能夠隨導(dǎo)軌上升使安裝在旋轉(zhuǎn)臂上的試驗(yàn)車抬升到設(shè)定的試驗(yàn)高度，在試驗(yàn)時(shí)，滑塊沿導(dǎo)軌下墜模擬翻滾碰撞事故中車輛下墜的垂向加速度，通過舉升裝置抬升不同高度，準(zhǔn)確設(shè)置試驗(yàn)高度且控制精度高；并且將設(shè)置滑塊的導(dǎo)軌板件與不同的第二固定孔固定實(shí)現(xiàn)導(dǎo)軌板件不同安裝角度的設(shè)置滿足試驗(yàn)工況中翻滾角度的要求；將滑臺(tái)滑動(dòng)配合在底座上，通過滑臺(tái)驅(qū)動(dòng)裝置將滑臺(tái)以設(shè)定的波形在底座上滑動(dòng)，以滿足不同工況中車輛在水平方向的速度和加速度；通過旋轉(zhuǎn)裝置使旋轉(zhuǎn)臂以一定角速度旋轉(zhuǎn)以滿足不同工況中車輛翻滾角速度的要求；在試驗(yàn)中，試驗(yàn)車能夠以特定的垂向速度、旋轉(zhuǎn)角速度與具有設(shè)定波形的滑臺(tái)發(fā)送碰撞，模擬不同車輛翻滾碰撞事故，通過精確模擬車輛翻滾碰撞的實(shí)際情況，能夠獲取更準(zhǔn)確、更可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，為車輛安全性能的評(píng)估和改進(jìn)提供有力依據(jù)，有助于提高車輛的設(shè)計(jì)和制造質(zhì)量，保障道路交通安全，從而解決現(xiàn)有翻滾實(shí)驗(yàn)中考慮動(dòng)態(tài)因素不足，導(dǎo)致模擬工況覆蓋不全，安全評(píng)估存在局限性，從而影響了翻滾試驗(yàn)結(jié)果的可靠性的問題。

4、其中，設(shè)置不同的第一固定孔來安裝導(dǎo)軌板件，使車輛能夠進(jìn)行不同碰撞角度的試驗(yàn)，多維度考慮翻滾事故中的動(dòng)態(tài)因素，這種能夠靈活選擇安裝位置的結(jié)構(gòu)，不僅提高了試驗(yàn)臺(tái)對(duì)不同類型導(dǎo)軌板件的兼容性，方便更換和調(diào)整導(dǎo)軌板件，以適應(yīng)多樣化的試驗(yàn)場(chǎng)景，且具有較好的可重復(fù)性，從而提高試驗(yàn)結(jié)果的可靠性；

5、通過兩支撐臺(tái)架、旋轉(zhuǎn)臂來安裝固定試驗(yàn)車，不僅能夠方便地將試驗(yàn)車安裝在合適的位置，并且可以根據(jù)試驗(yàn)需求調(diào)整試驗(yàn)車的姿態(tài)，確保試驗(yàn)車在試驗(yàn)過程中保持穩(wěn)定，便于進(jìn)行各種翻滾碰撞試驗(yàn)操作，而且穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)和精確的運(yùn)動(dòng)控制有助于降低試驗(yàn)過程中的風(fēng)險(xiǎn)，確保試驗(yàn)人員和設(shè)備的安全，旋轉(zhuǎn)臂的穩(wěn)定支撐和精確旋轉(zhuǎn)控制可以避免試驗(yàn)車在翻滾過程中出現(xiàn)意外脫落或失控的情況，為試驗(yàn)提供了可靠的安全保障。

6、優(yōu)選地，所述滑塊橫向設(shè)置支撐孔，該支撐孔內(nèi)支承一第一傳動(dòng)軸，所述旋轉(zhuǎn)臂兩端分別與兩支撐臺(tái)架的第一傳動(dòng)軸固定連接通過第一傳動(dòng)軸支承在滑塊上。通過使用第一傳動(dòng)軸來支承旋轉(zhuǎn)臂，可以確保旋轉(zhuǎn)臂在進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作時(shí)的穩(wěn)定性，且有助于分散施加在旋轉(zhuǎn)臂上的力，減少單點(diǎn)受力過大可能引發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)，提高了整個(gè)系統(tǒng)的機(jī)械穩(wěn)定性，利用支撐孔來容納第一傳動(dòng)軸，并通過它來支承旋轉(zhuǎn)臂的設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)化了設(shè)備的組裝和調(diào)試過程，保證旋轉(zhuǎn)臂的正確安裝和穩(wěn)定運(yùn)行，降低了維護(hù)難度和成本。

7、優(yōu)選地，所述旋轉(zhuǎn)裝置包括旋轉(zhuǎn)電機(jī)、第二傳動(dòng)軸、第三傳動(dòng)軸，所述第一傳動(dòng)軸通過萬向節(jié)與第二傳動(dòng)軸連接，所述第二傳動(dòng)軸通過萬向節(jié)與第三傳動(dòng)軸連接，所述第三傳動(dòng)軸與旋轉(zhuǎn)電機(jī)的電機(jī)軸固定連接。采用萬向節(jié)連接不同傳動(dòng)軸的方式，可以有效補(bǔ)償因安裝誤差或運(yùn)行過程中產(chǎn)生的位移偏差，使得各個(gè)部件之間的相對(duì)位置變化不會(huì)影響到整體系統(tǒng)的正常運(yùn)作，并且確保了力矩的有效傳遞，提高了機(jī)械系統(tǒng)的可靠性；該結(jié)構(gòu)通過靈活布置第二傳動(dòng)軸和第三傳動(dòng)軸的位置，能夠在有限的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的動(dòng)力傳輸路徑，有助于優(yōu)化整個(gè)試驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)布局，使其更加緊湊和高效。

8、優(yōu)選地，所述第一傳動(dòng)軸與旋轉(zhuǎn)臂之間設(shè)置一連接件，所述連接件上設(shè)有多個(gè)安裝孔，所述安裝孔用于安裝旋轉(zhuǎn)臂、第一傳動(dòng)軸。通過使用帶有多個(gè)安裝孔的連接件，可以根據(jù)不同的測(cè)試需求調(diào)整旋轉(zhuǎn)臂的具體安裝位置，對(duì)旋轉(zhuǎn)臂的高度、角度等進(jìn)行靈活調(diào)整，能夠更精確地模擬各種碰撞和翻滾情況；多個(gè)安裝孔提供了更多的安裝選項(xiàng)，可以更加精準(zhǔn)地對(duì)齊旋轉(zhuǎn)臂和第一傳動(dòng)軸的位置關(guān)系，有助于提升整個(gè)系統(tǒng)的裝配精度；連接件作為旋轉(zhuǎn)臂與第一傳動(dòng)軸之間的橋梁，可以增強(qiáng)整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和承載能力，特別是對(duì)于承受較大應(yīng)力的應(yīng)用場(chǎng)景，合理的連接件設(shè)計(jì)可以有效分散載荷，減少局部過載的風(fēng)險(xiǎn)；相較于定制不同規(guī)格的旋轉(zhuǎn)臂或傳動(dòng)軸以適應(yīng)不同的實(shí)驗(yàn)要求，采用通用的連接件并通過調(diào)整安裝孔的方式更為經(jīng)濟(jì)高效，降低了生產(chǎn)成本和庫(kù)存壓力。

9、優(yōu)選地，所述舉升裝置包括舉升電機(jī)、絲杠機(jī)構(gòu)，所述舉升電機(jī)的電機(jī)軸與絲杠機(jī)構(gòu)的絲杠固定連接，所述絲杠機(jī)構(gòu)的螺母與滑塊固定連接。利用絲杠機(jī)構(gòu)，滑塊及其與滑塊連接部分能夠沿絲桿實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的升降操作，提供較高的位置精度和重復(fù)性，保證汽車翻滾碰撞試驗(yàn)有準(zhǔn)確的試驗(yàn)高度；通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲杠機(jī)構(gòu)，可以確保整個(gè)舉升過程平穩(wěn)無沖擊，減少對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備和測(cè)試車輛可能造成的額外應(yīng)力或損傷。

10、本發(fā)明提供的另一種方案：一種翻滾碰撞試驗(yàn)方法，具體包括以下步驟：

11、s1：根據(jù)翻滾碰撞試驗(yàn)當(dāng)前工況要求的試驗(yàn)車垂向速度、滑臺(tái)試驗(yàn)加速度、滑臺(tái)試驗(yàn)速度、試驗(yàn)車轉(zhuǎn)速、碰撞角度，確定試驗(yàn)配置參數(shù)，所述試驗(yàn)配置參數(shù)包括試驗(yàn)車下墜高度、旋轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)速、滑臺(tái)發(fā)射時(shí)刻、試驗(yàn)車下墜時(shí)刻、滑臺(tái)試驗(yàn)波形、導(dǎo)軌板件安裝角度；

12、s2：按照試驗(yàn)配置參數(shù)設(shè)置導(dǎo)軌板件安裝角度，并將試驗(yàn)車安裝在支撐臺(tái)架上；

13、s3：通過舉升裝置將試驗(yàn)車抬升使高度達(dá)到試驗(yàn)車下墜高度，然后啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)，使旋轉(zhuǎn)臂的轉(zhuǎn)速達(dá)到旋轉(zhuǎn)臂試驗(yàn)轉(zhuǎn)速；

14、s4：釋放旋轉(zhuǎn)臂使試驗(yàn)車下墜，然后通過滑臺(tái)驅(qū)動(dòng)裝置按照滑臺(tái)試驗(yàn)波形發(fā)射滑臺(tái)，使試驗(yàn)車與滑臺(tái)接觸發(fā)生翻滾碰撞；

15、s5：采集試驗(yàn)數(shù)據(jù)并保存，所述試驗(yàn)數(shù)據(jù)包括試驗(yàn)后車身信息、試驗(yàn)車內(nèi)的假人數(shù)據(jù)。

16、本方案的原理及優(yōu)點(diǎn)在于：根據(jù)當(dāng)前試驗(yàn)的翻滾碰撞工況對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)車垂向速度、旋轉(zhuǎn)速度、滑臺(tái)試驗(yàn)速度、以及碰撞角度確定試驗(yàn)車下墜高度、旋轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)速、滑臺(tái)試驗(yàn)波形、導(dǎo)軌板件安裝角度以及滑臺(tái)發(fā)射時(shí)刻、試驗(yàn)車下墜時(shí)刻，并按照確定的試驗(yàn)配置參數(shù)設(shè)置導(dǎo)軌板件和安裝試驗(yàn)車，通過預(yù)先確定的試驗(yàn)配置參數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)試驗(yàn)過程的精確控制。能夠確保每次試驗(yàn)條件的一致性，從而提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性和可重復(fù)性；并且根據(jù)不同的翻滾碰撞試驗(yàn)需求調(diào)整試驗(yàn)配置參數(shù)，包括試驗(yàn)車垂向速度、滑臺(tái)試驗(yàn)加速度等關(guān)鍵指標(biāo)，使得試驗(yàn)臺(tái)能夠適用于多種不同類型的碰撞和翻滾情況的研究；

17、該方法具有系統(tǒng)化、程序化的試驗(yàn)流程，減少了人為干預(yù)的可能性，加快了試驗(yàn)準(zhǔn)備和執(zhí)行的速度，同時(shí)，由于試驗(yàn)條件易于復(fù)制，有利于進(jìn)行多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)以驗(yàn)證結(jié)果的穩(wěn)定性。

18、其中，試驗(yàn)車下墜時(shí)刻和滑臺(tái)發(fā)射時(shí)刻按照對(duì)應(yīng)工況進(jìn)行設(shè)定，保證試驗(yàn)車下墜時(shí)能夠與移動(dòng)的滑臺(tái)碰撞以準(zhǔn)確模擬翻滾碰撞試驗(yàn)；

19、試驗(yàn)中，將碰撞角度等因素考慮到翻滾碰撞的動(dòng)態(tài)因素中，解決現(xiàn)有翻滾碰撞試驗(yàn)存在局限性導(dǎo)致翻滾試驗(yàn)結(jié)果不可靠的問題。

20、優(yōu)選地，導(dǎo)軌板件安裝角度的小于15°時(shí)，試驗(yàn)車下墜高度存在如下關(guān)系：

21、

22、式中，h1為導(dǎo)軌板件安裝角度的小于15°時(shí)的試驗(yàn)車下墜高度，vz為試驗(yàn)車垂向速度，g為重力加速度；

23、導(dǎo)軌板件安裝角度大于等于15°，且小于25°時(shí)，試驗(yàn)車下墜高度存在如下關(guān)系：

24、

25、式中，導(dǎo)軌板件安裝角度大于等于15°，且小于25°時(shí)的試驗(yàn)車下墜高度，vz為試驗(yàn)車垂向速度，g為重力加速度，μ為修正系數(shù)，θ為導(dǎo)軌板件安裝角度。

26、通過針對(duì)不同角度范圍采用不同的計(jì)算公式，可以更準(zhǔn)確地模擬實(shí)際翻滾碰撞情況中的各種變量，從而提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的真實(shí)性和可靠性。在較大角度(大于等于15°且小于25°)的工況中，引入修正系數(shù)，可以在保證足夠沖擊力的同時(shí)，避免過度加速帶來的安全隱患，引入修正系數(shù)考慮了導(dǎo)軌板件安裝角度對(duì)試驗(yàn)過程的具體影響，使得整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)更加精細(xì)。不僅有助于提高實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的質(zhì)量，還能夠?yàn)楹罄m(xù)的數(shù)據(jù)分析提供更為準(zhǔn)確的基礎(chǔ)信息。

27、通過精確計(jì)算試驗(yàn)車下墜高度，可以減少不必要的重復(fù)試驗(yàn)次數(shù)，節(jié)省時(shí)間和成本，同時(shí)，合理的參數(shù)設(shè)置也有助于優(yōu)化能源和其他資源的使用效率，實(shí)現(xiàn)資源的最佳配置。

28、優(yōu)選地，所述滑臺(tái)試驗(yàn)波形為正弦波或梯形波。根據(jù)不同的測(cè)試目的以及車型選擇合適的波形，既可以采用正弦波來研究車輛結(jié)構(gòu)在長(zhǎng)期循環(huán)載荷作用下的疲勞特性，也可以利用梯形波來考察車輛及其內(nèi)部組件在極端條件下的瞬時(shí)響應(yīng)能力；結(jié)合兩種波形的應(yīng)用，可以更全面地評(píng)估汽車的安全性能，確保產(chǎn)品設(shè)計(jì)既能在日常使用中表現(xiàn)良好，也能在突發(fā)情況下提供足夠的保護(hù)。這樣不僅能夠滿足不同類型翻滾碰撞試驗(yàn)的需求，還能有效地提升測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，為改進(jìn)汽車設(shè)計(jì)提供有力支持。

29、進(jìn)一步優(yōu)選地，當(dāng)滑臺(tái)發(fā)射正弦波時(shí)，滑臺(tái)發(fā)射時(shí)刻滿足如下關(guān)系：

30、

31、式中，t1為正弦波時(shí)滑臺(tái)發(fā)射時(shí)刻，vz為試驗(yàn)車垂向速度，g為重力加速度，μ為修正系數(shù)，θ為導(dǎo)軌板件安裝角度，σ為周期修正系數(shù)。

32、在不同工況中碰撞角度的不同范圍，設(shè)置對(duì)應(yīng)的滑臺(tái)發(fā)射時(shí)刻。尤其是在大角度碰撞角度的工況中，根據(jù)試驗(yàn)車垂向速度、重力加速度、修正系數(shù)和導(dǎo)軌板件安裝角度來確定滑臺(tái)發(fā)射時(shí)刻，可以更準(zhǔn)確地模擬真實(shí)世界中的翻滾碰撞情形，使得實(shí)驗(yàn)條件更加貼近實(shí)際情況；精確計(jì)算滑臺(tái)發(fā)射時(shí)刻有助于確保每次試驗(yàn)條件的一致性，從而減少因變量控制不當(dāng)導(dǎo)致的誤差，以提高實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性和可重復(fù)性

33、進(jìn)一步優(yōu)選地，當(dāng)滑臺(tái)發(fā)射梯形波時(shí)，滑臺(tái)發(fā)射時(shí)刻滿足如下關(guān)系：

34、

35、式中，t2為梯形波時(shí)滑臺(tái)發(fā)射時(shí)刻，vz為試驗(yàn)車垂向速度，ax為滑臺(tái)試驗(yàn)加速度，vx為滑臺(tái)試驗(yàn)速度，g為重力加速度，μ為修正系數(shù)，θ為導(dǎo)軌板件安裝角度。

36、根據(jù)具體的試驗(yàn)需求調(diào)整相關(guān)參數(shù)，利用基于具體參數(shù)計(jì)算得出的滑臺(tái)發(fā)射時(shí)刻，不僅可以使試驗(yàn)車能夠具有預(yù)設(shè)的垂向速度與具有對(duì)應(yīng)水平速度的滑臺(tái)碰撞，不僅能夠提高翻滾碰撞試驗(yàn)的精度和效果，還增強(qiáng)了整個(gè)測(cè)試過程的安全性和靈活性，也可以在保證實(shí)驗(yàn)質(zhì)量的前提下，盡量縮短不必要的等待時(shí)間，提高整個(gè)測(cè)試流程的效率。