我国是一个森林资源相对短缺的国家,人均占有率和森林覆盖率均低于世界平均水平。随着市场对木材需求的不断增加,木材供不应求的局面越来越突出。我国又是一个竹资源丰富的国家,竹林资源、面积和产量均居世界第一。竹子具有代木性好、生长快、生态功能强等突出优势,其生态效益、经济效益和社会效益将日益突出和重要。但由于竹资源的生长环境比较复杂,竹林间道路存在坡度大、路况差等问题,由此给竹材的搬运工作带来运输周期长、作业效率低、劳动强度高、用工紧张、安全性差、适用机械少等困难,使得竹材的运输已成为制约竹产业发展的最大瓶颈。因此,研制出一款适合在丘陵地带地形复杂的竹林间道路上作业且可自动调节平衡的小型搬运车意义重大。本课题以基于自平衡的竹林间竹子独轮搬运车为研究对象,主要的研究内容如下:(1)对搬运车工作的丘陵地带竹林间道路的地表状态和路面特征进行研究分析,根据本课题的设计任务,依照机械设计方法学的设计理论,对搬运车的各个部分进行功能元求解,得出可行的三个设计方案,用“有效值分析法”分别对设计方案进行评价,计算得出使用步进电机的齿轮传动组件调节平衡的独轮搬运车的加权价值最高,即为最佳设计方案。(2)用Solidworks软件对自平衡独轮搬运车进行详细的结构设计,其主要包括行走装置、搭载平台和平衡调节装置三大部分的详细结构设计。行走装置中的车架和行走轮是搬运车的基础和关键部件,搭载平台主要指安装在独轮搬运车两侧的两个竹材框,平衡调节装置主要是通过齿轮传动来调节搬运车车体左右两边的平衡,对平衡调节装置的设计和分析是本课题的创新点和重难点。(3)用ANSYS Workbench软件对自平衡独轮搬运车的典型零部件进行有限元分析,其中包括行走轮安装架、电机安装架和车架的静力学分析,以及车架的模态分析,验证典型零部件的结构和材料强度的合理性。用Adams软件对搬运车的平衡调节装置进行运动仿真,验证该装置设计的合理性和工作的稳定性。(4)对自平衡独轮搬运车的控制系统进行设计。搬运车的动力源选用绿色无污染的锂电池,具体为48V10AH,确定行走轮的轮毂电机功率为400W,行走轮轮胎的直径为20英寸,宽度为3.5英寸,平衡调节装置的动力为步进电机。控制系统选用AT89C51作为主芯片,传感器选用小型轮辐式测力传感器C10A,传感器和控制器共同作用实现独轮搬运车的自平衡,完成平衡调节装置自平衡调整的控制流程图。该基于自平衡的竹林间竹子独轮搬运车的设计,能有效地解决现在的竹子搬运工具的通过性和平衡性差的问题,提升运输效率、减轻劳动强度,具有良好的开发前景。