一种站立式割草机的制作方法

1.本发明涉及一种园林工具领域，特别是涉及一种站立式割草机。


背景技术：

2.请参阅图1和图2，割草机又称除草机、剪草机、草坪修剪机等。割草机是一种用于修剪草坪、植被等的机械工具，它是由刀盘、动力源、行走轮、行走机构、刀片、扶手、控制部分组成。相关技术中，割草机通常采用电机提供动力源，通过减速箱转换输出较大扭矩，以满足工作需要。然而，电机和减速箱占用空间较大，人的站立位置只能设置在两个后轮的后部，导致人站立时的重心偏后，与两个后轮的轴心线产生一个负向力臂l1，从而在拐弯时产生离心力，导致出现加大翘头、爬坡时翻车等危险。


技术实现要素：

3.鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种站立式割草机，用于解决现有技术中的站立式割草机重心偏后，拐弯时用户容易出现站立不稳的问题。
4.本发明提供一种站立式割草机，包括：
5.机架；
6.行走机构，设置于所述机架上，包括两个前轮及与所述前轮相对设置的两个后轮；
7.轮毂电机，设置于所述后轮内并带动所述后轮转动；
8.电机座，其一端与所述机架连接，另一端与所述轮毂电机连接；
9.站立部，包括踏板，所述踏板与所述机架连接；其中，所述踏板部分位于两个后轮之间，且所述踏板靠近前轮方向的一端位于所述前轮和两个所述后轮的轴心线之间。采用这种方案，可将轮毂电机设置于后轮内，空出来的空间用于设置站立部，将人的站立位置前移，相应的，人体的重心也相应前移，使用时更加安全，不易翻车。
10.于本发明的一实施例中，所述轮毂电机包括电机本体和电机转轴，所述电机本体和所述电机转轴固定连接，所述电机本体设于所述后轮内，所述电机转轴与所述电机座固定连接。
11.于本发明的一实施例中，所述电机本体包括电机定子和多个磁瓦，所述电机定子与所述电机转轴连接，各所述磁瓦均匀分别在所述电机定子的外圆周上。
12.于本发明的一实施例中，所述电机座靠近所述轮毂电机一侧的端面上设有圆键槽，所述电机转轴通过平键插设于所述圆键槽内。
13.于本发明的一实施例中，所述机架上设有避让口，所述电机转轴超出所述圆键槽的部分穿过所述避让口，与所述机架螺栓连接。
14.采用这种方案，可以限定电机转轴的轴向转动和轴向移动，并将电机转轴很好地固定在电机座上，从而进一步提高了整个站立式割草机的结构稳定性。
15.于本发明的一实施例中，所述轮毂电机为两个，分别设于一个所述后轮内。
16.采用这种方案，可单独控制各轮毂电机的转速和转向，方便用户操控。
17.于本发明的一实施例中，各所述轮毂电机的转速为100～140rpm。
18.于本发明的一实施例中，各所述轮毂电机的额定功率为2.8～3.2kw。
19.于本发明的一实施例中，所述站立部包括：
20.减震件，设置在所述踏板的下方，一端与所述机架固定连接，另一端与所述踏板抵接。
21.于本发明的一实施例中，所述踏板靠近前轮方向的一端与两个后轮的轴心线的距离位于70mm～85mm之间。
22.于本发明的一实施例中，在所述割草机的前进方向上，所述割草机的重心与两个后轮的轴心线的距离位于500～600mm之间。
23.采用这种方案，用户在操控站立式割草机时，适当调整站立位置，可使人体的重心与后轮轴心线的中点相重合，即位于站立式割草机的旋转轴上，没有旋转半径，因此离心力为零，可有效保护用户的安全
24.于本发明的一实施例中，还包括刹车组件，所述刹车组件设置于所述电机座靠近所述轮毂电机一侧的端面上，并与所述割草机的刹把传动连接；所述刹把被握紧后，所述刹车组件与所述割草机的刹车盘相抵接。
25.于本发明的一实施例中，还包括电池包，其设置于所述机架上，用于为所述轮毂电机提供动力。
26.如上所述，本发明的一种站立式割草机，具有以下有益效果：
27.本发明采用轮毂电机替换现有的驱动桥，结构简单、空间紧凑、安装方便，在保证割草机的结构强度需求的同时，将割草机后部的空间节省出来，用于人的站立，且人体站立时的重心被设计在两个后轮轴心线的中点上，使得割草机在高速转弯时，不会产生离心力，将用户甩出，从而保证了用户的安全。
附图说明
28.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对本技术实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
29.图1显示为现有技术中公开的站立式割草机的使用状态图。
30.图2显示为现有技术中公开的站立式割草机的俯视图。
31.图3显示为本发明实施例中公开的站立式割草机的结构示意图。
32.图4显示为本发明实施例中公开的轮毂电机的结构示意图。
33.图5显示为本发明实施例中公开的电机座的结构示意图。
34.图6显示为本发明实施例中公开的站立部的结构示意图。
35.图7显示为本发明实施例中公开的踏板的结构分解图。
36.图8显示为本发明实施例中公开的踏板的尺寸示意图。
37.图9显示为本发明实施例中公开的站立式割草机的使用状态图。
38.图10显示为本发明实施例中公开的站立式割草机的主视图。
39.图11显示为本发明实施例中公开的站立式割草机的俯视图。
40.图12显示为本发明实施例中公开的站立式割草机的另一种使用状态图。
41.图13显示为本发明实施例中公开的站立式割草机的另一种使用状态图。
42.元件标号说明：
43.100-站立式割草机；10-机架；11-避让口；20-行走机构；21-前轮；
44.22-后轮；30-轮毂电机；31-电机本体；32-电机转轴；33-螺栓柱；
45.40-电机座；41-圆键槽；42-固定片；50-站立部；51-踏板；52-减震件；
46.53-防滑纹；60-刹车组件。
具体实施方式
47.以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
48.请参阅图3至图13。须知，本说明书所附图中所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
49.请参阅图3，本发明的实施例提供一种站立式割草机100，用以供用户站在割草机上进行草坪修整作业，从而可以提升作业效率、降低用户的工作量。具体的说，站立式割草机100包括机架10，以及安装在机架10上的行走机构20、轮毂电机30、电机座40和站立部50。
50.应理解，站立式割草机100还包括电池包，用于为轮毂电机30提供动力，机架10上设置有收容槽，电池包被设置在收容槽内。
51.行走机构20安装在机架10上，用以完成站立式割草机100的前进、后退及转向等动作。行走机构20包括一对前轮21以及与一对前轮21相对设置的两个后轮22。在本实施例中，前轮21设置为万向轮，后轮22设置为驱动轮，轮毂电机30用于驱动后轮22的转动。应理解，在其它实施例中，后轮22亦可被设置为万向轮，此时轮毂电机30也用于驱动前轮21的转动。为了节省空间，本实施例的后轮22选用嵌入式轮毂结构，安装时可将轮毂电机30设置在后轮22内，采用这种方案，可将机架10的部分空间空出来放置其它部件，空间利用率较高；并且轮毂电机直接与驱动轮传动连接，不需要其他的传动部件，在节省空间的同时，也提高了传动效率。
52.请参阅图4，轮毂电机30包括电机本体31和电机转轴32，电机本体31设于后轮22内，且电机本体31靠近后轮22的端面上设有多个螺栓柱33，各螺栓柱33沿圆周方向均匀分布，并与后轮22的轮毂固定连接。电机本体31包括电机定子和多个磁瓦，电机转轴32与电机定子连接，后轮22套设在电机定子上，多个磁瓦均匀分别在电机定子的外圆周上。例如，轮毂电机30可以包括壳体，多个磁瓦固定设置在壳体的内周面上，且多个磁瓦可以沿壳体的轴向间隔设置，壳体与后轮22固定连接。当轮毂电机30工作时，多个磁瓦可以相对于电机定子沿电机定子的轴向转动，由于多个磁瓦与壳体固定连接，多个磁瓦可以带动壳体转动，从而使壳体带动后轮22转动，实现割草机100的移动。
53.请参阅图5，电机座40包括圆键槽41，圆键槽41设置在电机座40靠近轮毂电机30一侧的端面上，安装时，轮毂电机30的电机转轴32容纳于圆键槽41内，相应的，电机转轴32上设置有凹槽，凹槽内固定设置有平键，采用这种结构，可以限定电机转轴32的轴向转动和轴向移动，并将电机转轴32很好地固定在电机座40上，从而进一步提高了整个站立式割草机100的结构稳定性。
54.请参阅图3，机架10上设有避让口11，电机转轴32超出圆键槽41的部分穿过避让口11，与机架10螺栓连接。
55.应理解，为方便操控，轮毂电机30可设置为两个，分别设置在一个后轮22内，且两个轮毂电机30相互独立，可单独控制各轮毂电机30的转速和转向；相应的，电机座40的数量也为两个，各轮毂电机30分别通过一个电机座40与机架10连接。
56.进一步的，两个轮毂电机30分别设置在一个后轮22内，带有轮毂电机30的后轮22可以驱动站立式割草机100前后移动。当左右两侧的后轮22转速相同时，站立式割草机100直线前进，当左右两侧的后轮22转速不同时，站立式割草机100发生转向，当左侧的后轮22转速高时，站立式割草机100向右转，当右侧的后轮22转速高时，站立式割草机100向左转，当左右两侧的后轮22转向相反时，站立式割草机100实现原地转向。
57.进一步的，为达到较好的割草效果，站立式割草机100轮毂电机的转速应考虑刀片的转速，当站立式割草机100行走速度变快时，即轮毂电机转速高的时候，刀片的转速同样要提高，以避免割草不均匀。当站立式割草机100行走速度变慢时，刀片的转速同样降低。较佳的，本实施例中选用的轮毂电机30，其外径为230～260mm时，工作时的转速为100～140rpm，同时额定功率为2.8～3.2kw。
58.请参阅图3及图6，站立部50设置于机架10的后部，与机架10固定连接，并位于两个后轮22之间；
59.请参阅图6-图8，站立部50包括踏板51及减震件52，踏板51与机架10固定连接，其中，踏板51部分位于两个后轮22之间，且踏板靠近前轮21方向的一端位于前轮21和两个后轮22的轴心线之间。采用这种方案，当用户站立在站立部50上时，人体的重心位于站立式割草机100的后轮轴心线的中心上，因此在旋转时，没有旋转半径，不会产生离心力，人体也不会有被甩出去的危险；此外，站立部50前移，人体的重心也相应前移，无论是爬坡还是经过坑洼地面，都能更加安全，不易翻车。
60.减震件52设置在踏板51的下方，其一端与机架10固定连接，另一端与踏板51相抵接。采用这种方案，可以有效避免走在不平的路面上时产生的震动对用户造成的不适，从而提高了用户的使用体验。在本实施例中，减震件52为多个减震弹簧，且站立部中心位置的减震弹簧的数量大于边沿位置的减震弹簧的数量。优选的，踏板51上还设置有防滑纹53，用户站立在踏板51上时，可提高用户脚底与踏板表面的摩擦力，有助于提高用户的安全性。
61.请参阅图8，图8所示为踏板51与两个后轮22之间的尺寸示意图。两个后轮22具有轴心线aa，踏板51靠近前轮方向的一端与轴心线aa的距离l2位于70mm～85mm之间，优选的，本实施例中该水平距离设为78.6mm，采用这种方案，用户站立在踏板上操控站立式割草机100时，其重心与两个后轮轴心线的中点可以尽量接近，从而受到的离心力较小，不会产生被甩出的危险。应理解，虽然离心力与踏板的竖直高度无关，但是为了保证用户安全，设计时应尽量降低该高度。
62.为使用户站立在踏板51上时有足够的空间，可以更好的调节自身重心位置，可适当增加踏板51的尺寸大小，结合上述轮毂电机30的尺寸和功率，本实施例中，踏板51的面积位于19
×
104～20
×
104mm2之间。优选的，当轮距的距离d1为948mm时，将踏板51的长度l3设置为560mm，宽度l4设置为353mm。请参阅图1和图2，现有技术中的站立式割草机100，用户的站立点在两个后轮的后方，转弯时会产生离心力f，离心力f＝m*a，其中，m为人体的重量，a为向心加速度。假设轮距d1为948mm，人体重心g1与两个后轮的轴心线的在站立式割草机100前进方向上的距离l1为270mm，假设人体的重量m为70公斤，转弯的速度v为4.96km/h，当站立式割草机100向左侧转弯做匀速圆周运动，此时，
63.f＝m*a，a＝w2*r1，r1＝l1，w＝v/r2，r2＝d1/2＝0.948/2＝0.474m，
64.则f＝70*(4.96/3.6/0.474)2r1＝70*2.9*2.9*0.27＝159n。
65.其中，r1为用户的旋转半径；r2为转弯半径。
66.因此，当站立式割草机100转弯时，体重为70kg的用户受到最少159n的向心力，很容易被甩出去，发生危险。
67.请参阅图9和图10，采用本实施例中的上述方案，用户在操控站立式割草机100时，适当调整站立位置，可使人体的重心与后轮轴心线的中点相重合，即位于站立式割草机100的旋转轴上，此时没有旋转半径，因此在站立式割草机100旋转时，用户受到的离心力较小，接近为零，可有效保护用户的安全。
68.请参阅图11，在站立式割草机100的前进方向上具有中心线bb，站立式割草机100的重心g2在中心线bb上，且沿中心线bb方向，重心g2与两个后轮22的轴心线的距离l5位于500m～600mm之间。
69.请参阅图12和图13，图12和图13显示了站立式割草机100在不同坡度时的受力状态，当站立式割草机100翻车时，支点为两个后轮22与地面的接触点，此时，站立式割草机100的重心g2相对于支点的力矩mg2＝g2*l6，用户的重心g1相对于支点的力矩mg1＝g1*l7，其中力矩mg2阻止站立式割草机100翻车，而力矩mg1则推动站立式割草机100翻车，当力矩mg2大于力矩mg1时，站立式割草机100不会翻车。因此，考虑到地形可能会导致站立式割草机100发生翘头的危险，重心g2设计时应尽量靠近整车偏前位置，结合整体空间布局，本实施例中，较佳的，距离l5设置为580m m。
70.此外，本实施例中，踏板51被设置在两个后轮22之间，翻车时人体重心g1靠近旋转轴，可以大幅减小力矩mg1，从而降低站立式割草机100翻车的风险，进而保护用户的安全。请参阅图3和图5，站立式割草机100还包括刹车组件60，刹车组件60设置于电机座40靠近轮毂电机30一侧的端面上，并与站立式割草机100的刹把传动连接；相应的，电机座40靠近轮毂电机30一侧的端面上设有固定片42，刹车组件60通过固定片42固定在电机座40上，当刹把被握紧后，刹车组件60与站立式割草机100的刹车盘相抵接，使后轮22停止转动。刹车盘设置在轮毂电机30靠近电机转轴32一侧的端盖上，并与轮毂电机端盖螺栓连接。应理解，刹车组件60为现有技术中的常规结构，具有成熟的器件和设计方法可以实现，本方案对其具体结构不做限定，考虑到机械刹车更加可靠，本实施中选用机械式刹车组件。
71.采用上述方案，可事先将轮毂电机30和刹车组件60安装在电机座40上，整车安装时，只需将电机座40固定在机架10上，并将两个后轮22套设在轮毂电机30上，即可完成安装，从而节省大量装配时间。
72.综上所述，本发明的一种站立式割草机，结构简单、空间紧凑、安装方便，在保证割草机的结构强度需求的同时，将割草机后部的空间节省出来，用于人的站立，且人体的重心被设计在两个后轮轴心线的中点上，使得割草机在高速转弯时，不会产生离心力，保证了用户的安全。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
73.上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。