零转弯半径割草机通过驱动轮正反转实现割草机的原地掉头,受狭窄空间限制的影响极小,操控方便简单,可以进入普通拖拉机式割草机不适用的区域进行割草工作,广泛用于公园,体育场,高尔夫球场等大面积草坪。正是由于其常常在斜坡,洼地等复杂的环境下工作,所以难以避免的会发生一些倾翻事故,常常造成人员的伤亡。为了降低事故发生之后生命与财产的损失,最有效便捷的方法是采用被动保护的措施,利用割草机自身的机构保护驾驶员的人身安全。本文从现实的背景出发为使割草机在侧翻时候不会继续沿斜坡翻滚下去,对零转弯半径割草机的翻滚特性进行了研究,加入了油箱液体研究,并进行了数学分析得到了对保护装置高度更加精确的预测。综合阐述了割草机翻滚特性的国内外研究现状和研究方法,介绍了本文的主要研究内容及框架,提出了当前研究车辆被动安全性的不足之处和在割草机研究中的局限。针对油箱的重心位置对侧翻的临界位置有着不小的影响,探究了在各种倾斜情况下油箱的重心坐标,并与整车的重心坐标结合得到调整之后的重心位置。因为涉及的情况较多,因此利用MATLAB编程给出了每一种情况下的坐标位置。在割草机的翻滚过程中,整车的转动惯量对翻滚时的状态有着很大的影响。由于整车的转动惯量由固体和液体的转动惯量结合而成,而液体的转动惯量与固体的转动惯量相差甚远,因此对于液体的转动惯量需要重新通过计算确认。通过简化复杂的油箱形状求得近似解。针对动态偏航的研究时采用了全新的分析方法,利用三维空间向量描述割草机关键点之间的关系,舍弃了复杂的坐标轮换,重点关注割草机在斜面上侧向倾倒时的姿态、势能与动能的转化、倾倒后在斜面上的运动方式和受力分析。在对翻滚姿态的分析中,本文发现了当割草器的尺寸较小时存在第四根翻滚轴线的事实,这对小割幅的零转弯半径割草机保护装置的预测有着重要的意义,重新定义了其翻滚过程。本文在最后为了验证预测模型的准确性,设计了翻滚试验平台,在不断完善试验方案之后对零转弯半径割草机进行了翻滚测试,对试验的真实数据与预测数据进行了较,结果在合理的误差范围内,预测模型与真实情况基本吻合,证明了数学模型的可靠性。误差来源的分析也给以后的研究指出了方向。