零转弯半径割草机(Zero Turning Radius Mower,简称ZTRM)具有原地转弯并且工作效率高等特点,而在大型草坪得到广泛应用。但因其属于非路面车辆,其作业环境复杂,常常工作于斜坡、洼地等复杂的条件环境,加上操作人员技术水平参差不齐,割草机侧翻翻车事故时有发生,甚至出现机毁人亡的生产事故,严重威胁驾驶员的生命安全。为了提高零转弯半径割草机的安全性,本文以扬州维邦园林机械有限公司生产的WBZ12219K-S型号零转弯半径割草机作为研究对象,对其在斜坡上的翻滚特性进行了深入研究。首先,针对ZTRM的安全性问题,对侧翻工况下ZTRM模型进行了分析,分别建立了割草机平地物理模型及翻滚数学模型,同时依据割草机尺寸确立了割草机在翻转过程中的各变量间的关系,详细地探讨了ZTRM在各个重要接触点和因滑移而产生的能量关系,并利用MATLAB软件建立参数化程序。运用Hyperwork s、LS-DYNA软件建立了完整的ZTRM侧翻碰撞有限元模型,详细述说了ZTR割草机碰撞有限元理论。根据所建立的数学模型及边界条件的设置有限元模型,随后进行仿真调试计算。其次,建立了基于ISO21299国际标准的驾驶员安全性暴露的参数化程序和R OPS力学模型,确定了ROPS满足能量吸收的要求下的最大变形量,同时在基于标准前提下确定了ROPS最小承受力及最小能量吸收模型。通过实地翻滚实验验证了有限元模型的正确性,同时运用有限元模型与数学模型结果分析对比以验证理论方法的正确性。利用仿真模型对初始割草机模型ROPS在整个碰撞过程中产生的变形、碰撞力及吸收的能量进行了详细分析。最后,依据分析结果,对现有ROPS常用工程材料进行了配选,分别建立基于原有参数一致的前提下、不同ROPS材料的仿真模型,采用定量与定性相结合的方法分别对容身空间侵入关系、弯曲变形、碰撞冲击力及其侧翻过程中能量的变化规律进行对比分析。通过对比分析得出在备选材料中Q345材料为最优材料。