CN114397082A - 一种汽车空中坠落装置及坠落方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车空中坠落装置及坠落方法，装置包括固定在地面上且呈六边形布置的六根立柱，每根立柱的顶端安装有一个定滑轮；钢索驱动单元，对应每个立柱设置一个，钢索驱动单元的驱动轴与钢索一端连接，钢索另一端绕过立柱顶端的定滑轮后与离合器连接；所述离合器上方的相邻钢索之间通过限距绳连接，限距绳被拉直时形成六边形；钢索驱动单元、钢索、立柱、限距绳和定滑轮构成六个自由度的全柔索并联机构，通过钢索驱动单元伸长或缩短钢索，改变六边形的限距绳在空间的位置，随六边形的限距绳改变，改变离合器在一定姿态的汽车的四周的空间位置。本发明装置用于汽车空中坠落试验及测试汽车垂直振动的固有频率及悬架的阻尼比的试验。

Description

一种汽车空中坠落装置及坠落方法

技术领域

本发明涉及汽车坠落装置，具体涉及一种汽车空中坠落装置及坠落方法。

背景技术

在汽车空中坠落试验中，要测试水平姿态、底朝上姿态、一般姿态的汽车从空中坠落到地面上，与地面或地面上物体碰撞后，汽车的损坏及车上人、货物的受损情况，这需要将水平姿态、底朝上姿态、一般姿态的汽车从空中坠落到地面上；测试汽车垂直振动的固有频率及悬架的阻尼比，需要将水平姿态的汽车从空中坠落到地面上；完成这些测试，需要汽车空中坠落装置。

目前，可通过液压举升装置举升汽车，但汽车被举升的高度较低，难以进行汽车以自由落体形式对车身、车架、整车进行高空坠落试验，此外，液压举升装置往往不能改变汽车坠落前的位置和姿态，影响汽车坠落试验的精度；

还有，液压举升装置在汽车的下方，难以在汽车下方的地面上放置凸起物，如石块、水泥块，或在地面上挖坑或构造土堆，检测汽车与地面上凸起物或坑或土堆的撞击。

还可通过吊车提升装置提升汽车，但吊车提升装置难以改变汽车坠落前的位置和姿态，影响汽车坠落试验的精度，此外，吊车提升装置与汽车有多处连接，汽车坠落时，难以使汽车与吊车提升装置的多处连接同时脱离连接，如不同时脱离连接，则影响汽车坠落时的位置和姿态，影响汽车坠落试验的精度。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种汽车空中坠落装置，用于汽车空中坠落试验及测试汽车垂直振动的固有频率及悬架的阻尼比的试验。

为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

一种汽车空中坠落装置，包括：

立柱，包括六根，六根立柱固定在地面上，且呈六边形布置，每根立柱的顶端安装有一个定滑轮；

钢索驱动单元，对应每个立柱设置一个，钢索驱动单元的驱动轴与钢索一端连接，钢索另一端绕过立柱顶端的定滑轮后与离合器连接；

限距绳，所述离合器上方的相邻钢索之间通过所述限距绳连接，限距绳被拉直时，形成六边形；

六个离合器分别与汽车的车架连接；

钢索驱动单元、钢索、立柱、限距绳和定滑轮构成六个自由度的全柔索并联机构，通过钢索驱动单元伸长或缩短钢索，改变六边形的限距绳在空间的位置，随六边形的限距绳在空间的位置改变，六个所述离合器带动汽车形成不同的姿态。

所述离合器设置在距限距绳下方1～2米处。

汽车的车头和车尾的车架上各连接一个离合器，汽车两侧的车架上各连接两个离合器。

离合器是电动吊钩总成，包括: 门环架、滚子、门环轴、左螺杆、吊钩挡板、左吊钩、电动吊钩壳、电机、右吊钩、右螺杆、门环垫片和门环开口销，其中，左螺杆、吊钩挡板、左吊钩、电动吊钩壳、电机、右吊钩和右螺杆构成电动吊钩；

门环架、滚子、门环轴、门环垫片和门环开口销构成双门环，电动吊钩和双门环共同构成电动吊钩总成；

电机固定在电动吊钩壳上，左螺杆和右螺杆的一端分别与电机的输出轴连接，左螺杆和右螺杆的另一端分别支承在位于电机两侧的两个吊钩挡板上，吊钩挡板与电动吊钩壳连接，左螺杆通过左螺纹与左吊钩连接，右螺杆通过右螺纹与右吊钩连接；

左吊钩、右吊钩分别靠近吊钩挡板时，左吊钩、右吊钩分别与双门环上的滚子连接；左吊钩、右吊钩分别靠近电机时，左吊钩、右吊钩分别与双门环上的滚子连接分离；

U型吊耳通过吊耳轴与电动吊钩壳连接，吊耳开口销与吊耳轴连接，吊耳垫片设置在吊耳开口销与U型吊耳之间；

门环轴穿过门环架和滚子，并与门环垫片和门环开口销连接，门环垫片在门环开口销之间；

U型吊耳与钢索连接，双门环上的门环架通过车架螺栓与汽车上的车架或受到制动、不转动的车轮的轮毂连接。

汽车的车架上设有供双目视觉检测系统检测汽车的点阵，所述点阵中点的个数为6～20个，点在汽车的车架的底面上均匀分布；双目视觉检测系统通过上述点阵确定汽车在空间的位置及姿态。

所述钢索驱动单元为卷扬机。

本发明进一步公开了一种汽车空中坠落装置的坠落方法，包括以下步骤：

S1：将一定姿态的汽车位于汽车空中坠落装置中间的地面上，离合器在汽车的四周、适合于汽车连接的位置；

S2：将一定姿态的汽车与离合器连接；

双门环上的门环架通过车架螺栓与汽车上的车架或受到制动、不转动的车轮的轮毂连接，电机通电转动，由于左螺杆通过左螺纹与左吊钩连接，右螺杆通过右螺纹与右吊钩连接，使左吊钩、右吊钩分别靠近吊钩挡板，左吊钩、右吊钩与双门环上的滚子连接，实现电动吊钩与一定姿态的汽车的连接；这样，实现一定姿态的汽车与离合器连接，这时，限距绳的中间下垂；

第3步：将一定姿态的汽车吊在空中；

钢索驱动单元缩短钢索，使一定姿态的汽车到达要求的空间的位置及姿态，这时，一定姿态的汽车被吊在空中，限距绳4的中间继续下垂；钢索驱动单元、钢索、立柱、定滑轮、离合器和汽车构成六个自由度的柔索并联机构，通过钢索驱动单元，伸长或缩短钢索，改变汽车在空间的位置及姿态，通过双目视觉检测系统，检测汽车的车架或车身上点阵的位置，确定汽车在空间的位置及姿态；

第4步：一定姿态的汽车从空中坠落；

电机通电反转，由于左螺杆通过左螺纹与左吊钩连接，右螺杆通过右螺纹与右吊钩连接，使左吊钩、右吊钩分别靠近电机，左吊钩与右吊钩之间的距离减小，门环架上两个滚子之间的距离不变，使左吊钩、右吊钩与双门环上的滚子脱离，实现电动吊钩与汽车的脱离；这样，实现一定姿态的汽车与离合器脱离；一定姿态的汽车与离合器脱离后，汽车以一定姿态从高空坠落，汽车坠落后，在钢索和电动吊钩的重力作用下，钢索拉直限距绳，限距绳形成六边形，离合器的电动吊钩在限距绳的下方，拉直限距绳下方的钢索；

钢索驱动单元、钢索、立柱、限距绳和定滑轮构成六个自由度的全柔索并联机构；汽车落地后，完成一定姿态的汽车空中坠落。

测试汽车垂直振动的固有频率及悬架的阻尼比时，用水平姿态的汽车空中坠落的方法，地面为水平的水泥地面或沥清地面，汽车的车轮到水泥地面或沥清地面的距离为500mm～1500 mm。

在汽车空中坠落试验中，车上通过放置模拟人和物体，检测模拟人和物体受到地面的撞击力、撞击地面时的振动、模拟人和物体的损坏；

通过安装加速度传感器、陀螺仪，检测汽车坠落的速度、加速度、受到地面的撞击力、撞击地面时的振动；

汽车从高空坠落前，通过在地面上放置凸起物或在地面上挖坑或构造土堆，检测汽车与地面上凸起物或坑或土堆的撞击；

汽车空中坠落试验后，通过撞击地面后的汽车，直接观察和检测汽车的损坏。

所述离合器是电磁吸铁总成，包括:电磁铁挡板螺栓、电磁铁挡板、电磁铁和电磁吸铁壳；电磁铁挡板通过电磁铁挡板螺栓与电磁吸铁壳连接，并将电磁铁限位在电磁吸铁壳中；

U型吊耳通过吊耳轴、吊耳开口销和吊耳垫片与电磁吸铁壳连接；

U型吊耳与钢索连接。

本发明的有益效果：

1．在汽车空中坠落试验中，一定高度和姿态的汽车从空中坠落到地面上，汽车坠落时的位置和姿态是获得其高精度测试的主要要求，在汽车坠落时的位置中包括汽车的坠落高度；另在地面上放置凸起物，如石块、水泥块，或在地面上挖坑或构造土堆，检测汽车与地面上凸起物或坑或土堆的撞击时，汽车坠落时的位置与汽车的落地点有关，要求汽车有合适的坠落的位置；一定姿态的汽车被吊在空中时，限距绳的中间下垂，卷扬机、钢索、立柱、定滑轮、离合器和汽车构成六个自由度的柔索并联机构，汽车为该柔索并联机构的动动平台并有六个自由度，通过卷扬机，伸长或缩短钢索，可改变汽车在空间的位置及姿态，通过双目视觉检测系统和汽车上的点阵，检测汽车在空间的位置及姿态，这使汽车从空中落时的位置和姿态的精度高，为获得高精度的汽车空中坠落测试打下基础。

2．在测试汽车垂直振动的固有频率及悬架的阻尼比中，汽车落地时的瞬态响应和水平姿态是获得高精度测试的主要要求；汽车的车轮到水泥地面或沥清地面的距离为500mm～1500 mm，且可更高，汽车离地高度大，汽车落地时瞬态响应好，为获得高精度的汽车垂直振动的固有频率及悬架的阻尼比的测试打下基础；水平姿态的汽车被吊在空中时，限距绳的中间下垂，卷扬机、钢索、立柱、定滑轮、离合器和汽车构成六个自由度的柔索并联机构，通过卷扬机，伸长或缩短钢索，可改变汽车在空间的位置及姿态，通过双目视觉检测系统和汽车上的点阵，检测汽车在空间的位置及水平姿态，这使汽车从空中落下时的位置和水平姿态的精度高，为获得高精度的汽车垂直振动的固有频率及悬架的阻尼比的测试打下基础。

3．在汽车空中坠落试验中，汽车坠落时的高度范围大，有利于汽车空中坠落试验；汽车空中坠落时的高度范围与立柱的高度有关，立柱的高度大，汽车空中坠落时的高度范围大，可根据汽车空中坠落试验的要求，制作高度大的立柱，使汽车空中坠落试验有较大的汽车空中坠落时的高度范围。

4．钢索之间用限距绳连接，在实施离合器与汽车连接时，离合器在汽车的四周，限距绳在汽车的上方，限距绳被拉直，形成六边形，离合器在限距绳的下方，垂直拉直限距绳下方的钢索，卷扬机、钢索、立柱、限距绳和定滑轮构成六个自由度的全柔索并联机构，限距绳构成的6边形为该全柔索并联机构的动平台并具有六个自由度，通过卷扬机，伸长或缩短钢索，可改变六边形的限距绳在空间的位置，离合器随六边形的限距绳，改变离合器在一定姿态的汽车的四周的空间位置，使离合器运动到适合于一定姿态的汽车连接的位置，离合器的电动吊钩和电磁吸铁总成在汽车的四周，便于实施离合器与汽车连接，如果没有限距绳，离合器则挂在立柱的下方，立柱到汽车之间有一定的距离，离合器有一定的重量，这不便于实施离合器与汽车连接；离合器与汽车连接后，在提升汽车的过程中及汽车以一定的姿态从空中坠落时，限距绳的中间下垂，不影响提升汽车，不改变汽车从空中坠落时的位姿；在汽车从空中坠落、与离合器脱离连接后，离合器和限距绳在高空，限距绳被拉直，形成六边形，限距绳防止了电动吊钩和电磁吸铁总成向立柱运动，撞击立柱，产生安全事故，此外，如果没有限距绳，离合器在重力和钢索拉力的作用下向立柱运动后，除了撞击立柱外并损坏立柱和离合器外，还会使离合器挂在立柱的上方，立柱为衍架结构，离合器还有可能卡在立柱上方的衍架中，难以进行下次汽车高空坠落试验。

5．在汽车提升中及汽车开始坠落时，限距绳的中间下垂，不影响汽车的提升和坠落。

6．在汽车空中坠落的第1步中，一定姿态的汽车位于汽车空中坠落装置中间的地面上，对位于地面上的汽车的位置和姿态精度没有要求，这有利于进行汽车空中坠落和汽车空中坠落试验。

7．电动吊钩总成是电机驱动分离，分离可靠，且6个电动吊钩总成可同时分离。电磁吸铁总成是电磁力吸合，分离可靠，且6个电磁吸铁总成可同时分离；6个电动吊钩总成可同时分离，6个电磁吸铁总成也可同时分离，不影响汽车坠落时的位置和姿态，有利于提高汽车坠落试验的精度；偶数个电动吊钩总成和偶数个电磁吸铁总成也可共同组成6个离合器，电动吊钩总成和电磁吸铁总成分离的时差小，对汽车坠落时的位置和姿态的影响小，有利于提高汽车坠落试验的精度）

8．本发明提出一种电动吊钩总成，连接和分离可靠，轻的汽车有几千公斤重，重的汽车有几吨重；电动吊钩总成是机械连接，连接可靠，有利于实现汽车高空坠落。

附图说明

图1为汽车空中坠落装置。

图2为图1的立柱放大图。

图3为图1的定滑轮在立柱上的放大图。

图4为电动吊钩总成的主视图。

图5为图4的电动吊钩总成的A-A剖面图。

图6为图4的电动吊钩总成的B向视图。

图7为图4的电动吊钩总成的C-C剖面图。

图8为图4的电动吊钩总成的D-D剖面图。

图9为电动吊钩的主视图。

图10为图9的电动吊钩的E-E剖面图。

图11为双门环的主视图。

图12为图11的双门环的左视图。

图13为电磁吸铁总成的主视图。

图14为图13的电磁吸铁总成的F-F剖面图。

图15为图13的电磁吸铁总成的G向视图。

图16为离合器与汽车的车架连接及汽车的车架上的点阵。

图17为汽车的车身上的点阵。

图18为水平姿态的汽车位于汽车空中坠落装置中间的地面上。

图19为图18中的水平姿态的汽车与离合器连接。

图20为图18中的水平姿态的汽车被吊在空中。

图21为图20中的水平姿态的汽车从空中坠落。

图22为底朝上姿态的汽车位于汽车空中坠落装置中间的地面上。

图23为图22中的底朝上姿态的汽车与离合器连接。

图24为图22中的底朝上姿态的汽车被吊在空中。

图25为图24中的底朝上姿态的汽车从空中坠落。

图26为一般姿态的汽车位于汽车空中坠落装置中间的地面上。

图27为图26中的一般姿态的汽车与离合器连接。

图28为图26中的一般姿态的汽车被吊在空中。

图29为图28中的一般姿态的汽车从空中坠落。

图中：1卷扬机；2钢索；3立柱；4限距绳；5离合器；6定滑轮；7车架；8车架螺栓；9门环架；10滚子；11门环轴；12左螺杆；13吊钩挡板；14左吊钩；15吊钩挡板螺栓；16电动吊钩壳；17U型吊耳；18吊耳轴；19吊耳开口销；20吊耳垫片；21电机；22右吊钩；23右螺杆；24电机螺栓；25门环垫片；26门环开口销；27电磁铁挡板螺栓；28电磁铁挡板；29电磁铁；30电磁吸铁壳；31汽车；32车轮；33车身；34点阵。

具体实施方式

下面通过附图对本发明技术方案进行详细说明，但是，本发明的保护范围不局限于所述实施例。

例1 汽车空中坠落装置

汽车空中坠落装置如图1〜3所示，包括卷扬机1、钢索2、立柱3、限距绳4、离合器5和定滑轮6；立柱3垂直固定在地面上，6根立柱3在地面上位于6边形的6个顶点上，或者说，相邻的立柱3的连线在地面上呈六边形；定滑轮6位于立柱3的顶部，钢索2绕过定滑轮6，钢索2的一端与卷扬机1连接，钢索2的另一端与离合器5连接，每根立柱3的顶部有一个定滑轮6，每个定滑轮6上有一根钢索2；在离合器5上方1～2米处，相邻的钢索2用限距绳4连接，限距绳4被拉直时形成6边形；汽车31的车架7或汽车31的车身33上有点阵。

离合器5有两种：一种是电动吊钩总成，另一种是电磁吸铁总成；在汽车空中坠落中，根据汽车31的重量和结构，选用电动吊钩总成和电磁吸铁总成。

电动吊钩总成如图4〜12所示，包括: 门环架9、滚子10、门环轴11、左螺杆12、吊钩挡板13、左吊钩14、吊钩挡板螺栓15、电动吊钩壳16、U型吊耳17、吊耳轴18、吊耳开口销19、吊耳垫片20、电机21、右吊钩22、右螺杆23、电机螺栓24、门环垫片25和门环开口销26，其中，左螺杆12、吊钩挡板13、左吊钩14、吊钩挡板螺栓15、电动吊钩壳16、U型吊耳17、吊耳轴18、吊耳开口销19、吊耳垫片20、电机21、右吊钩22、右螺杆23和电机螺栓24构成电动吊钩，门环架9、滚子10、门环轴11、门环垫片25和门环开口销26构成双门环，电动吊钩和双门环共同构成电动吊钩总成；电机21通过电机螺栓24固定在电动吊钩壳16上，左螺杆12和右螺杆23的一端分别与电机21的输出轴连接，左螺杆12和右螺杆23的另一端分别支承在吊钩挡板13上，吊钩挡板13通过吊钩挡板螺栓15与电动吊钩壳16连接，左螺杆12通过左螺纹与左吊钩14连接，右螺杆23通过右螺纹与右吊钩22连接；U型吊耳17通过吊耳轴18、吊耳开口销19和吊耳垫片20与电动吊钩壳16连接，吊耳开口销19与吊耳轴18连接，吊耳垫片20在吊耳开口销19与U型吊耳17之间；门环轴11穿过门环架9 和滚子10，并与门环垫片25和门环开口销26连接，门环垫片25在门环开口销26之间；左吊钩14、右吊钩22分别靠近吊钩挡板13时，左吊钩14、右吊钩22分别与双门环上的滚子10连接，或称接合；左吊钩14、右吊钩22分别靠近电机21时，左吊钩14、右吊钩22分别与双门环上的滚子10脱离连接，或称分离。

电磁吸铁总成如图13〜15所示，包括: U型吊耳17；吊耳轴18、吊耳开口销19、吊耳垫片20、电磁铁挡板螺栓27、电磁铁挡板28、电磁铁29和电磁吸铁壳30；电磁铁挡板28通过电磁铁挡板螺栓27与电磁吸铁壳30连接，并将电磁铁29限位在电磁吸铁壳30中，U型吊耳17通过吊耳轴18、吊耳开口销19和吊耳垫片20与电磁吸铁壳30连接。

U型吊耳17与钢索2连接，双门环上的门环架9通过车架螺栓8与汽车31上的车架7或受到制动、不转动的车轮的轮毂连接。

离合器与汽车的车架连接及汽车的车架上的点阵如图16所示，6个离合器5分别与汽车31的车架7连接，汽车31的车头和车尾的车架7上各连接一个离合器5，汽车31两侧的车架7上各连接两个离合器5；汽车31的车架7上的点阵34是由点组成的阵列，点的个数为6～20个，点在汽车31的车架7的底面上均匀分布。

汽车的车身上的点阵如图17所示，汽车31的车身33上的点阵34是由点组成的阵列，点的个数为6～20个，点在汽车31的车身33的上表面均匀分布。

例2 汽车空中坠落

本例汽车空中坠落中，包含水平姿态、底朝上姿态和一般姿态的汽车空中坠落，水平姿态的汽车空中坠落如图18〜21所示，底朝上姿态的汽车空中坠落如图22〜25所示，一般姿态的汽车空中坠落如图26〜29所示，均分为4步完成汽车空中坠落。

第1步：将一定姿态的汽车31位于汽车空中坠落装置中间的地面上，离合器5在汽车31的四周、适合于汽车31连接的位置。

在水平姿态的汽车空中坠落中，一定姿态的汽车31是指水平姿态的汽车31，水平姿态的汽车31的车轮32在下，车身33在上，汽车31的车架7处于水平姿态；在底朝上姿态的汽车空中坠落中，一定姿态的汽车31是指底朝上姿态的汽车31，底朝上姿态的汽车31的车轮32在上，车身33在下，汽车31的车架7处于水平姿态；在一般姿态的汽车空中坠落中，一定姿态的汽车31是指一般姿态的汽车31，一般姿态的汽车31的车架7与水平面之间有不为零度的倾角，车轮32可在车身33下方，车轮32也可在车身33的上方。

先将一定姿态的汽车31位于汽车空中坠落装置中间的地面上，水平姿态的汽车31位于汽车空中坠落装置中间的地面上如图18所示，底朝上姿态的汽车31位于汽车空中坠落装置中间的地面上如图22所示，一般姿态的汽车31位于汽车空中坠落装置中间的地面上如图26所示；卷扬机1再伸长或缩短钢索2，钢索2受拉，使离合器5在汽车31的四周、适合于汽车31连接的位置，这时，限距绳4被拉直，形成六边形，离合器5在限距绳4的下方，垂直拉直限距绳4下方的钢索2，卷扬机1、钢索2、立柱3、限距绳4和定滑轮6构成六个自由度的全柔索并联机构，该全柔索并联机构的限距绳4和钢索2均为柔索，限距绳4构成的6边形为该全柔索并联机构的动平台，通过卷扬机1，伸长或缩短钢索2，可改变六边形的限距绳4在空间的位置，离合器5随六边形的限距绳4，改变离合器5在一定姿态的汽车31的四周的空间位置，使离合器5运动到适合于一定姿态的汽车31连接的位置。

第2步：将一定姿态的汽车31与离合器5连接。

水平姿态的汽车31与离合器5连接如图19所示，底朝上姿态的汽车31与离合器5连接如图23所示，一般姿态的汽车31与离合器5连接如图27所示，双门环上的门环架9通过车架螺栓8与汽车31上的车架7或受到制动、不转动的车轮的轮毂连接，电机21通电，电机21转动，由于左螺杆12通过左螺纹与左吊钩14连接，右螺杆23通过右螺纹与右吊钩22连接，使左吊钩14、右吊钩22分别靠近吊钩挡板13，左吊钩14、右吊钩22与双门环上的滚子10连接，实现电动吊钩与一定姿态的汽车31的连接；电磁铁29通电，使电磁吸铁总成通过电磁铁29的磁力与一定姿态的汽车31的车身或车架7或受到制动、不转动的车轮的轮毂连接；这样，实现一定姿态的汽车31与离合器5连接，或称离合器5接合，这时，限距绳4的中间下垂。

第3步：将一定姿态的汽车31吊在空中。

水平姿态的汽车被吊在空中如图20所示，底朝上姿态的汽车被吊在空中如图24所示，一般姿态的汽车被吊在空中如图28所示，卷扬机1缩短钢索2，使一定姿态的汽车31到达要求的空间的位置及姿态，这时，一定姿态的汽车被吊在空中，限距绳4的中间继续下垂；卷扬机1、钢索2、立柱3、定滑轮6、离合器5和汽车31构成六个自由度的柔索并联机构，汽车31为该柔索并联机构的到固平台，通过卷扬机1，伸长或缩短钢索2，可改变汽车31在空间的位置及姿态，在面向地面的汽车31的车架7或车身33上布置不少于6个点的点阵34，且点阵34的点数尽可能多，点间的最小距离大于200mm，通过双目视觉检测系统，检测汽车31的车架7或车身33上点阵34的位置，确定汽车31在空间的位置及姿态；在水平姿态的汽车空中坠落中，检测汽车31在空间的位置及水平姿态；在底朝上姿态的汽车空中坠落中，检测汽车31在空间的位置及底朝上姿态；在一般姿态的汽车空中坠落中，检测汽车31在空间的位置及一般姿态。

第4步：一定姿态的汽车从空中坠落。

水平姿态的汽车从空中坠落如图21所示，底朝上姿态的汽车从空中坠落如图25所示，一般姿态的汽车从空中坠落如图29所示，电机21通电，电机21反转，由于左螺杆12通过左螺纹与左吊钩14连接，右螺杆23通过右螺纹与右吊钩22连接，使左吊钩14、右吊钩22分别靠近电机21，左吊钩14与右吊钩22之间的距离减小，门环架9上两个滚子10之间的距离不变，使左吊钩14、右吊钩22与双门环上的滚子10脱离连接，实现电动吊钩与汽车31的脱离连接；电磁铁29断电，电磁铁29的磁力消失，使电磁吸铁总成与汽车31脱离连接；通过控制电动吊钩与双门环的脱离连接的时间和电磁吸铁总成与汽车31脱离连接的时间，使电动吊钩、电磁吸铁总成与汽车31同时脱离连接；这样，实现一定姿态的汽车31与离合器5脱离连接，或称离合器5分离，在水平姿态的汽车空中坠落中，水平姿态的汽车31与离合器5脱离连接，在底朝上姿态的汽车空中坠落中，底朝上姿态的汽车31与离合器5脱离连接，在一般姿态的汽车空中坠落中，一般姿态的汽车31与离合器5脱离连接；一定姿态的汽车31与离合器5脱离连接后，汽车31以一定姿态从高空坠落，限距绳4被拉直，形成六边形，离合器5的电动吊钩和电磁吸铁总成在限距绳4的下方，拉直限距绳4下方的钢索2，卷扬机1、钢索2、立柱3、限距绳4和定滑轮6构成六个自由度的全柔索并联机构；汽车31落地后，完成一定姿态的汽车空中坠落。

钢索2之间用限距绳4连接，在实施离合器5与汽车31连接时，离合器5的电动吊钩和电磁吸铁总成在汽车31的四周，便于实施离合器5与汽车31的连接；在汽车31与离合器5脱离连接后，限距绳4防止电动吊钩和电磁吸铁总成向立柱3运动，撞击立柱3，产生安全事故。

在汽车空中坠落中，汽车31的重量大于600公斤时，优先使用6个电动吊钩总成的离合器5与车架7连接；汽车31的重量小于600公斤时，优先使用6个电磁吸铁总成的离合器5与车架7连接；同时使用6个电动吊钩总成作为离合器5，或同时使用6个电磁吸铁总成作为离合器5，6个同样的离合器5的分离时差小，有利于提高汽车坠落的位置和姿态精度。

将汽车空中坠落用于一定姿态的汽车空中坠落试验，在汽车空中坠落试验中，车上可放置模拟人和物体，可安装加速度传感器、陀螺仪等测试用的传感器；通过模拟人和物体，检测模拟人和物体受到地面的撞击力、撞击地面时的振动、模拟人和物体的损坏等；通过传感器，检测汽车坠落的速度、加速度、受到地面的撞击力、撞击地面时的振动等；汽车31从高空坠落前，可在地面上放置凸起物，如石块、水泥块，也可在地面上挖坑或构造土堆，检测汽车31与地面上凸起物或坑或土堆的撞击；汽车空中坠落试验后，通过撞击地面后的汽车31，可直接观察和检测汽车31的损坏。

将汽车空中坠落用于测试汽车垂直振动的固有频率及悬架的阻尼比，测试汽车垂直振动的固有频率及悬架的阻尼比时，用水平姿态的汽车空中坠落的方法，地面为水平的水泥地面或沥清地面，汽车31的车轮到水泥地面或沥清地面的距离为750mm。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制；在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

Claims (10)

1.一种汽车空中坠落装置，其特征在于，包括：

立柱，包括六根，六根立柱固定在地面上，且呈六边形布置，每根立柱的顶端安装有一个定滑轮；

钢索驱动单元，对应每个立柱设置一个，钢索驱动单元的驱动轴与钢索一端连接，钢索另一端绕过立柱顶端的定滑轮后与离合器连接；

限距绳，所述离合器上方的相邻钢索之间通过所述限距绳连接，限距绳被拉直时，形成六边形；

六个离合器分别与汽车的车架连接；

钢索驱动单元、钢索、立柱、限距绳和定滑轮构成六个自由度的全柔索并联机构，通过钢索驱动单元伸长或缩短钢索，改变六边形的限距绳在空间的位置，随六边形的限距绳在空间的位置改变，六个所述离合器带动汽车形成不同的姿态。

2.根据权利要求1所述的一种汽车空中坠落装置，其特征在于：所述离合器设置在距限距绳下方1～2米处。

3.根据权利要求1所述的一种汽车空中坠落装置，其特征在于：汽车的车头和车尾的车架上各连接一个离合器，汽车两侧的车架上各连接两个离合器。

4.根据权利要求1所述的一种汽车空中坠落装置，其特征在于：离合器是电动吊钩总成，包括: 门环架、滚子、门环轴、左螺杆、吊钩挡板、左吊钩、电动吊钩壳、电机、右吊钩、右螺杆、门环垫片和门环开口销，其中，左螺杆、吊钩挡板、左吊钩、电动吊钩壳、电机、右吊钩和右螺杆构成电动吊钩；

门环架、滚子、门环轴、门环垫片和门环开口销构成双门环，电动吊钩和双门环共同构成电动吊钩总成；

电机固定在电动吊钩壳上，左螺杆和右螺杆的一端分别与电机的输出轴连接，左螺杆和右螺杆的另一端分别支承在位于电机两侧的两个吊钩挡板上，吊钩挡板与电动吊钩壳连接，左螺杆通过左螺纹与左吊钩连接，右螺杆通过右螺纹与右吊钩连接；

左吊钩、右吊钩分别靠近吊钩挡板时，左吊钩、右吊钩分别与双门环上的滚子连接；左吊钩、右吊钩分别靠近电机时，左吊钩、右吊钩分别与双门环上的滚子连接分离；

U型吊耳通过吊耳轴与电动吊钩壳连接，吊耳开口销与吊耳轴连接，吊耳垫片设置在吊耳开口销与U型吊耳之间；

门环轴穿过门环架和滚子，并与门环垫片和门环开口销连接，门环垫片在门环开口销之间；

U型吊耳与钢索连接，双门环上的门环架通过车架螺栓与汽车上的车架或受到制动、不转动的车轮的轮毂连接。

5.根据权利要求1所述的一种汽车空中坠落装置，其特征在于：汽车的车架上设有供双目视觉检测系统检测汽车的点阵，所述点阵中点的个数为6～20个，点在汽车的车架的底面上均匀分布；双目视觉检测系统通过上述点阵确定汽车在空间的位置及姿态。

6.根据权利要求1所述的一种汽车空中坠落装置，其特征在于：所述钢索驱动单元为卷扬机。

7.一种基于权利要求2~6中任一所述的汽车空中坠落装置的坠落方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：将一定姿态的汽车位于汽车空中坠落装置中间的地面上，离合器在汽车的四周、适合于汽车连接的位置；

S2：将一定姿态的汽车与离合器连接；

双门环上的门环架通过车架螺栓与汽车上的车架或受到制动、不转动的车轮的轮毂连接，电机通电转动，由于左螺杆通过左螺纹与左吊钩连接，右螺杆通过右螺纹与右吊钩连接，使左吊钩、右吊钩分别靠近吊钩挡板，左吊钩、右吊钩与双门环上的滚子连接，实现电动吊钩与一定姿态的汽车的连接；这样，实现一定姿态的汽车与离合器连接，这时，限距绳的中间下垂；

第3步：将一定姿态的汽车吊在空中；

钢索驱动单元缩短钢索，使一定姿态的汽车到达要求的空间的位置及姿态，这时，一定姿态的汽车被吊在空中，限距绳4的中间继续下垂；钢索驱动单元、钢索、立柱、定滑轮、离合器和汽车构成六个自由度的柔索并联机构，通过钢索驱动单元，伸长或缩短钢索，改变汽车在空间的位置及姿态，通过双目视觉检测系统，检测汽车的车架或车身上点阵的位置，确定汽车在空间的位置及姿态；

第4步：一定姿态的汽车从空中坠落；

电机通电反转，由于左螺杆通过左螺纹与左吊钩连接，右螺杆通过右螺纹与右吊钩连接，使左吊钩、右吊钩分别靠近电机，左吊钩与右吊钩之间的距离减小，门环架上两个滚子之间的距离不变，使左吊钩、右吊钩与双门环上的滚子脱离，实现电动吊钩与汽车的脱离；这样，实现一定姿态的汽车与离合器脱离；一定姿态的汽车与离合器脱离后，汽车以一定姿态从高空坠落，汽车坠落后，在钢索和电动吊钩的重力作用下，钢索拉直限距绳，限距绳形成六边形，离合器的电动吊钩在限距绳的下方，拉直限距绳下方的钢索；

钢索驱动单元、钢索、立柱、限距绳和定滑轮构成六个自由度的全柔索并联机构；汽车落地后，完成一定姿态的汽车空中坠落。

8.根据权利要求7所述汽车空中坠落装置的坠落方法，其特征在于：

测试汽车垂直振动的固有频率及悬架的阻尼比时，用水平姿态的汽车空中坠落的方法，地面为水平的水泥地面或沥清地面，汽车的车轮到水泥地面或沥清地面的距离为500mm～1500 mm。

9.根据权利要求7所述汽车空中坠落装置的坠落方法，其特征在于：

在汽车空中坠落试验中，车上通过放置模拟人和物体，检测模拟人和物体受到地面的撞击力、撞击地面时的振动、模拟人和物体的损坏；

通过安装加速度传感器、陀螺仪，检测汽车坠落的速度、加速度、受到地面的撞击力、撞击地面时的振动；

汽车从高空坠落前，通过在地面上放置凸起物或在地面上挖坑或构造土堆，检测汽车与地面上凸起物或坑或土堆的撞击；

汽车空中坠落试验后，通过撞击地面后的汽车，直接观察和检测汽车的损坏。

10.根据权利要求1所述的一种汽车空中坠落装置，其特征在于：所述离合器是电磁吸铁总成，包括:电磁铁挡板螺栓、电磁铁挡板、电磁铁和电磁吸铁壳；电磁铁挡板通过电磁铁挡板螺栓与电磁吸铁壳连接，并将电磁铁限位在电磁吸铁壳中；

U型吊耳通过吊耳轴、吊耳开口销和吊耳垫片与电磁吸铁壳连接；

U型吊耳与钢索连接。

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