SOLIDWORKS创客版实战案例：草坪割草机随行踏板加大轮径全套结构改造设计

草坪割草机随行踏板的简易升级，最终成为一套完整工程项目，全程依托 SOLIDWORKS 创客版完成三维设计、焊接工艺规划、机加工方案与结构强度设计。

项目图片和模型由Don Bartlett提供

草坪割草随行踏板构造十分简单，仅包含承载平台、站立踏板与两轮行走机构。但对于退休工程师唐・巴特利特而言，原厂轮组存在明显缺陷。

将踏板挂接在割草机后作业时，路面每一处颠簸都会完整传递至操作人员；原厂小轮极易卡进地面车辙，碾压树根时剧烈弹跳，微小路面起伏都会转化为强烈冲击。最初改造思路仅为更换更大尺寸车轮，但这项简单换件改造，最终演变为整套车架结构重新设计。

加大车轮带来全新力学载荷难题

左侧为格拉维割草机脚轮（本次改装选用配件），右侧为爱科原厂随行踏板脚轮

本次替换车轮取自格拉维割草机万向轮总成。原厂割草机该车轮采用双侧叉耳支撑结构，而随行踏板仅单侧支撑车轴。

更大车轮会产生更长力臂，单侧悬臂支撑又会新增额外受力路径。原本仅为提升驾乘舒适性的简易改装，演变为严谨工程校核课题：必须校核踏板车架能否承受新增复合载荷。

定制支撑安装块加工

原厂小型轴支撑块三维模型

原厂配套小型轴支撑块适配原厂小轮，但更换大轮后承载能力不足。为将载荷均匀分散至整个箱体框架、避免侧板受压变形，唐加工全新钢制加固块，加固块与踏板箱体顶板、底板、前板、侧板四面满焊连接。

加固块与大轮装配三维示意图（红色箭头为载荷传递路径）

该结构优化在成品设备上并不起眼，却是保障大轮改装长期耐用的核心关键。

采用高强度螺栓加工一体式车轴

唐选用 11 英寸 8 级 3/4-16 美制细牙螺栓作为新车轴，该螺栓抗拉强度可达 150 千磅 / 平方英寸，满足承载强度需求。

车轴装配剖面三维图（红色箭头指向新增加固支撑块）

车轴左侧装配放大图（红色线段为涂螺纹胶区域）

车轴右侧轴承锁紧螺母放大图（双螺母锁紧结构，红色箭头标注调节螺母与防松螺母）

车轮配套圆锥滚子轴承，采用双螺母结构：首颗螺母用于调节轴承预紧量、消除轴承间隙；第二颗锁紧螺母锁定调节位置。该结构广泛应用于汽车与工业设备。合理的轴承预紧直接决定车轮使用寿命、滚动阻力与长期运行可靠性。

焊接、机加工与专用工装制作

整套改造涵盖车间多类加工工序：切割适配箱体的加固钢板，废弃钢板原有孔洞全部焊补封闭后再装配加固块。

采用双保护药芯焊丝焊（FCAW-G），将 1 英寸厚加固块焊接在 1/8 英寸薄踏板箱体钢板上，该焊接工艺熔深性能优异。

左侧加固块焊接实景，1 英寸厚钢板与 1/8 英寸箱体采用双保护药芯焊丝满焊

轴孔不采用常规钻孔工艺，而是先钻底孔再镗削精加工，保证车轴装配精密配合。

踏板箱体镗削 0.75 英寸轴孔实景

油封装配也专门自制工装辅助安装。这正是创客设计思维：设备改造不局限于替换零件，还会配套制作专用加工、装配工装。

CAD 三维设计前置规避加工风险

此类改造项目充分体现三维 CAD 设计的价值。看似仅更换车轮，实则会改变整车承载极限、需要调整安装结构、配套新增适配零件。

在切割钢材、焊接成型前，通过三维模型预判所有干涉、强度、装配问题，远比加工完成后再发现缺陷返工高效。

改造完成，平稳割草

改装完成后的大轮随行踏板实景

改造后踏板替换原厂小轮，换装拖拉机级大尺寸车轮。大轮可平滑通过凹凸地面，加固车架足以承载车轮带来的新增载荷。

看似只是加大车轮，背后涵盖结构强度校核、钢板加固、精密机加工、轴承预紧设计、专用工装全套工序。民用自制改造项目大多如此，表面改动简单，底层配套工程设计工作量巨大。

你准备开展哪类设备改造项目？

唐・巴特利特曾任职发那科美国高级资深工程师，拥有近三十年 SOLIDWORKS 使用经验。从业数十年之余，业余爱好改造各类工业、园林设备，优化设备使用体验。

本次踏板升级初衷仅为提升驾乘平顺性，过程中衍生结构补强、精密机加工、焊接、轴承调校、工装设计整套工程工作。多数自制改造都是如此：初始小幅升级，会衍生一连串涉及装配、强度、配合度的设计决策。

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常见问答

什么是草坪割草机随行踏板？

随行踏板是两轮承载平台，挂接在草坪割草机尾部，操作人员站立在踏板上跟随设备作业，无需步行。

为什么要更换更大车轮？

大轮碾压凹凸地面更平稳，本次改造核心目的减少路面颠簸传递至操作人员。

踏板为什么需要加固结构？

换装大轮后受力形式与原厂设计完全不同，需要加宽加厚支撑块分散载荷至整个箱体框架。