街道林木在无人工援助的条件下容易遭受自然界的侵害,因此对树干采取涂刷石灰水的做法已广为流行,效果也颇为理想。但是人工树木涂白存在效率低、工作质量差、对人体伤害比较大的弊端,成为了当前街道林木涂白服务质量提高的瓶颈。本文引入模块化设计思路,利用机械结构创新的方式设计了一款新型的集平地行走、转弯及台阶越障多种功能的轮腿式树木涂白机。按照这个思路分模块进行各装置和部件的设计,并且详细介绍了该涂白机的构型和结构特征。该树木涂白机易于控制,具有良好的实际应用能力,适应性较强,也解决了人工涂白工作效率低的突出问题,同时能够使工人避免直接接触有毒有害液体。本文所采用的研究方式和样机制作过程,具有一定的研究价值和工程应用意义。(1)设计了树木涂白机的移动装置、越障装置和机械手装置。提出后轮差速配合前轮新型装置进行主动转向的方案,采用齿轮齿条式越障升降原理,在此基础上分别设计了底盘和越障轮腿复合式机构装置;为了获得更好的涂白效果,设计出可以对树木进行360度环抱喷涂的机械手;最后,对相关的零件进行选型与校核,保证了机构的工作可靠性和合理性。(2)针对涂白机在地面转向过程进行运动学理论推导。实际转向过程中,左右转向前轮的转角并不一致,对此建立了更符合实际情况下转向前轮与驱动轮之间转速的数学关系;阐述了涂白机车体在本体坐标系下和全局坐标系下相关参数变量间的关系,分析了速度、偏转航向角、初始航向角、后驱动轮转速以及前轮转向角的相互影响关系;采用车体动力学理论对平地、爬坡行驶过程和越障过程进行了分析,在理论上得出正常工作时电机需要提供的扭矩大小。(3)运用多体动力学理论和技术,在动力学软件ADAMS中创建了树木涂白机的样机模型。对原地转向过程进行了相关模拟,验证了双导杆臂前轮转向装置符合阿克曼理论,是切实可行的;在动态转向过程中,差速器的配合使用发挥了良好的速度和力矩分配功能,分别仿真了底盘在直线工况和转弯工况下的行走过程,其结果曲线表明能够很好地解决移动装置轮在转弯受到磨损和侧滑的现象,在一定程度上也验证了转向运动学理论的结论;对机械手进行运动学仿真,得出机械手在张合过程角位移、角速度及加速度的运动变化曲线。最后在理论设计与仿真结果的指导下,完成了样机的制作,搭建了控制系统,使得该涂白机能够在工作人员的参与下实现半自动化的涂白动作。