割草器高度变化对ZTR割草机连续翻滚特性的影响规律研究

摘要

随着人类社会的科技经济水平不断提高，城市化水平越来越高，人们越来越重视城市绿化。因此，越来越多用以养护和修剪草坪的割草机被用于城市绿化建设。应用较广的零转弯半径（Zero Turning Radius：ZTR）割草机，不仅可以实现原地转弯，操作方便，且其工作效率是传统割草机的十倍左右。因此,常常被用于斜坡、洼地等复杂的工作环境。由于乘骑式割草机工作环境和传统割草机差别很大，其操作环境相对恶劣，大部分工作时间都处于有承载运行，这些原因会导致整车的稳定性下降，导致倾翻事故时有发生。而倾翻事件一旦出现，往往就会导致较为严重的人受伤事件，乃至威胁到生命安全。
　　本论文先从课题背景出发，分析零转弯半径割草机的国内外研究现状，总结出零转弯半径割草机安全性研究现存问题。在保证割草机操作人员安全的前提下，根据ISO21299标准建立了ZTR割草机容身空间(Deflection-limiting volume(DLV))标准暴露参数化预测模型。随后详细阐述对本论文研究有重要影响的6个重要的点和三个翻滚轴线，以此来定义出适用于本论文研究对象的基于割草器高度变化的连续翻滚物理模型，并给出翻滚预测流程图。针对本论文研究重点——割草器的安装高度对ZTR割草机整车重心的影响，通过对零转弯半径割草机结构的分析，其割草器高度在38~115mm范围内变化，为零转弯半径割草机的连续翻滚的研究提供准确的重心位置。随后建立翻滚过程中各个坐标系，并确定侧向翻滚过程中的变量，分析由割草器安装高度导致的ZTR割草机的偏航，并分析侧向翻滚过程。最后，在基于割草器高度变化的侧向翻滚物理模型的基础上，结合零转弯半径割草机的实际尺寸数据编写程序，预测出割草机不发生连续侧向翻滚的翻滚保护装置的最小高度(Critical Rollover Protective Structure Height,简称CRH)。
　　为了验证零转弯半径割草机连续翻滚预测模型的准确性，项目以维邦WBZ12219K-S型零转弯半径割草机为例。利用已设计并生产出来的翻滚试验平台进行试验，验证理论模型，从而获得并记录下ZTR割草机不同安装高度的各割幅割草器的CRH的高度。最后分析零转弯半径割草机的程序预测CRH结果与试验获得的值之间的相对误差，通过所得的相对误差在允许范围内，即说明本论文建立的基于割草器高度变化的理论模型准确并有效，可以将本论文的程序用于指导ZTR割草机CRH的设计来保证操作安全性。

目录

声明

第1章 绪论

1.1课题来源、选题背景及意义

1.2本课题国内、外研究现状与发展趋势

1.3课题研究现存问题

1.4课题研究内容与研究方法

1.5 本章小结

第2 章 零转弯半径割草机容身空间暴露标准参数化预测模型

2.1基于ISO21299的容身空间标准和翻滚保护装置

2.2 ZTR割草机容身空间暴露标准整车模型

2.3模型安全性检验和试验验证

2.4模型和试验结果分析

2.5本章小结

第3章 割草器安装高度变化对零转弯半径割草机整体重心的影响

3.1 ZTR割草机的平地初始物理模型及尺寸参数

3.2车辆重心的研究现状和存在的问题

3.3割草器高度变化对ZTR割草机整车重心的影响计算模型

3.4零转弯半径割草机原地各个轮胎受力和重心各个方向的位置

3.5本章小结

第4章 基于割草器高度变化的ZTR割草机侧向连续翻滚物理模型和预测程序

4.1 ZTR割草机连续翻滚运动分解及预测翻滚流程图

4.2零转弯半径割草机各翻滚位置坐标系的建立原则和转换

4.3 ZTR割草机侧翻过程变量的确定

4.4 零转弯半径割草机割草器高度导致的偏航及翻滚过程分析

4.5 基于割草器高度变化的ZTR割草机侧向连续翻滚模型预测程序

4.6本章小结

第5章 试验验证和结果分析

5.1翻滚试验平台

5.2基于割草器高度变化的ZTR割草机连续翻滚试验

5.3程序预测CRH结果与实验CRH结果对比及误差分析

5.4本章小结

总结与展望

全文总结

展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及参与的科研项目

致谢