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2026年03期

《机械》杂志是国内外公开发行的机械装备行业专业技术期刊，在机械行业领域内，传播科技信息，刊载科技专题论著，展示机学科最新科研成果，交流生产实践及革新改造的先进技术经验，传播现代科技新知识。

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设计与研究 | 超材料支撑结构在高速列车组合地板结构中的减振性能研究

设计与研究 | 超材料支撑结构在高速列车组合地板结构中的减振性能研究

摘要：传统列车地板减振方案多依赖材料阻尼优化或刚性支撑改进，难以在满足轻量化、高承载要求的同时，有效抑制低频振动传递。针对这一问题，本文基于弹性超结构与带隙理论，设计了一种穿孔单元超材料结构，并引入旋转机制，系统研究其带隙特性、调控规律及在高速列车组合地板中的减振应用。结果表明，带隙特性受韧带厚度与旋转角度影响显著，合理调控几何参数可实现带隙性能优化。在满足地板结构承载要求的基础上，将该结构应用于列车地板系统，并与传统支撑方式进行对比，结果显示其在全频段内均具优异的减振效果，平均加速度传递率最大降幅可达 12.9dB ，显著提升了整体减振性能。研究成果为列车地板结构的低频减振设计提供了理论依据和工程参考。
设计与研究 | 自提升平台四向同步提升控制算法验证

设计与研究 | 自提升平台四向同步提升控制算法验证

摘要：随着卷扬提升装置在输变电工程及大型设施施工中的广泛应用，传统液压同步举升技术在复杂工况下难以满足高精度和高稳定性的同步控制要求。针对这一问题，本文提出了一种基于多卷扬一钢索系统的四向同步提升控制方法。首先，为降低非刚性构件引起的位移误差，在常规比例一积分一微分(Proportional-Integral-Derivative，PID）控制的基础上引入共同调节机制，实现对多卷扬系统平均偏差的反馈修正，有效提升系统整体同步性。其次，考虑到PID参数对同步精度和动态性能的显著影响，采用反向传播（Back Propagation，BP）神经网络与反向传播一遗传算法（Back Propagation-Genetic Algorithm，BP-GA）相结合的方法对PID参数进行智能优化，进一步提高控制的响应速度与调节精度。在MATLAB/Simulink平台上构建四卷扬一钢索同步提升仿真模型，对所提算法进行验证。结果表明：相比传统PID控制，本文方法在保证平台同步性方面累计误差降低了两个数量级，最大同步误差仅为0.002mm，且与目标位移的偏差控制在 0.05mm 以内，充分验证了其在复杂环境下的有效性和可行性。
设计与研究 | 振荡螺杆钻具防冲蚀技术研究

设计与研究 | 振荡螺杆钻具防冲蚀技术研究

摘要：通过对振荡螺杆钻具的失效形式进行统计分析，明确了动阀座冲蚀是其主要失效形式。采用数值仿真方法，将上接头和振荡短节之间的流体域作为研究对象，建立流体仿真模型；分析动阀片从 0^° 旋转到 360^° 的运动过程，在最小、最大过流面积下动阀座流体的速度和流线情况。基于分析结果，弄清了冲蚀发生的主要原因，并提出了三角斜坡、圆锥体、斧头劈尖三种结构优化方案。通过优劣势的对比分析，确定了最终结构方案。采用相同方法对斧头劈尖结构模型进行数值分析，优化结构后的动阀座具有更优的流线，上返的流体大幅减少，减弱对侧壁的冲蚀作用；同时，旁通口流体的最大流速也有一定的降幅，因此可以有效改善动阀座被冲蚀情况。本研究结果可为振荡螺杆钻具振荡短节的防冲蚀能力提升提供重要参考。
设计与研究 | 碱土元素Ca、Sr对AZ91镁合金显微组织及力学性能的改善

设计与研究 | 碱土元素Ca、Sr对AZ91镁合金显微组织及力学性能的改善

摘要：通过向AZ91镁合金基体（采用镁合金铸锭）复合添加不同成分的碱土元素Ca、Sr，Ca和Sr元素是以 Mg-30%Ca （质量分数）的镁钙中间合金和 Mg-30%Sr （质量分数）的镁锶中间合金的形式添加，采用JVAM-1C型高真空电弧熔炼炉对添加后的合金在自制熔剂的覆盖和氩气保护下熔炼，获得不同成分的AZ91镁合金试样。运用 DM2700M 型徕卡研究级材料显微镜、JSM-6360LV型扫描电镜(ScanningElectronMicroscope，SEM）对合金铸态以及均匀化退火后固溶时效态的显微组织展开观察，利用XD98型X射线衍射仪开展合金相结构分析，同时对其抗拉强度、延伸率和断面收缩率进行测试分析。结果表明：在AZ91镁合金中复合添加碱土元素Ca、Sr后，铸态中晶粒细化机理、晶界高熔点化合物对力学性能作用；证实了AZ91镁合金通过碱土Ca、Sr的复合作用后在高温状态下的力学性能提高机理、强韧性改善机理。
产品开发与设计 | 一种二自由度力反馈手柄的设计

产品开发与设计 | 一种二自由度力反馈手柄的设计

摘要：针对现有二自由度力反馈手柄反馈力矩小、结构复杂的问题，设计了一种基于气缸力源、球副自复位机构以及3D霍尔传感器的紧凑型力反馈手柄。该设计利用4个对称布置的气缸驱动复位盘，通过复位作用产生始终指向操作方向反方向的反馈力矩，实现了反馈方向的自动对齐；采用3D霍尔传感器直接测量操纵杆空间角，简化了结构。通过比例一积分一微分（Proportional-Integral-Derivative，PID）闭环控制系统调节气缸气压，可实现反馈力的精确控制。实验表明：在 1MPa 工作气压下，手柄可提供最大约12N?m 的反馈力矩，对应手部反馈力约 60N ；反馈力方向与操作意图方向的平均共线误差小于 4^° ; PID控制器能有效跟踪阶跃与正弦变化的力指令，稳态误差小于 10‰ 本研究为工程机械遥操作等需要大反馈力的场景提供了一种新颖实用的力反馈交互方案。
产品开发与设计 | 基于自适应模糊PID切削液浓度控制系统的设计

产品开发与设计 | 基于自适应模糊PID切削液浓度控制系统的设计

摘要：针对目前金属切削加工过程中存在的切削液浓度无法实时、精准控制调节问题，本文将传统PID控制理论和模糊推理相结合，设计了一种基于自适应模糊PID的切削液浓度控制系统。本文首先提出了一种用于切削液浓度控制的系统总体结构框架。在所提系统框架的基础上，对于传统PID 控制理论以及模糊推理进行了探究结合，获得了一种适用于切削液浓度控制的自适应模糊PID控制器以及控制算法。为验证所得方案的可行性以及优越性，利用Simulink构建系统模型，对模糊PID浓度控制算法的控制效果进行了仿真，并在切削液浓度控制系统实验平台上进行了关于浓度控制的对照实验。最终，仿真与实验结果表明，本文所设计的自适应模糊PID相对于传统的浓度控制方法响应更快，系统稳态误差更小，提升了切削液性能维护系统的浓度控制性能。
交通工程技术 | 轨道结构参数对动车组低频晃车的影响研究

交通工程技术 | 轨道结构参数对动车组低频晃车的影响研究

摘要：针对动车组在不同运行区间出现的横向晃动水平差异性问题，本文系统研究了轨道结构参数对车辆低频横向晃动的影响机制。基于轮轨接触几何分析理论与多体动力学仿真方法，构建了包含轨底坡、轨距及钢轨轨肩磨耗等关键参数的轮轨匹配分析模型，明确了各参数对等效锥度与车体横向平稳性指标的作用规律，进而建立了轮轨接触几何特性与低频晃车现象之间的映射关系。研究结果表明，将轨底坡维持在1/40附近、适当减小轨距、并严格控制钢轨轨肩处的磨耗程度，可有效抑制轮轨匹配等效锥度的异常减小，从而显著缓解或解决低频晃车问题。此外，全局等效锥度指标与车体横向平稳性指标之间表现出显著的相关性，可作为评估轮轨接触几何状态对低频晃车影响的关键依据。本研究为线路维护和车辆调试提供了理论参考，对提升动车组运行平稳性与乘坐舒适性具有实际工程意义。
交通工程技术 | 基于支持向量机的轨道车辆制动风管泄漏超声检测方法

交通工程技术 | 基于支持向量机的轨道车辆制动风管泄漏超声检测方法

摘要：轨道交通领域日益发展的今天，提高轨道车辆运维检修效率成为越来越重要的考虑方向。本文提出一种节约人力、物力与成本的轨道车辆制动风管泄漏检测方法。首先，在实验室搭建试验台，模拟轨道车辆制动风管泄漏时的场景，接着使用麦克风阵列录取试验台模拟泄漏时的大泄漏、小泄漏以及无泄漏三种超声信号，进行特征提取后利用支持向量机训练为三分类模型。将训练后的三分类模型作用于检修车间现场麦克风阵列实测的轨道车辆制动风管泄漏数据。结果表明：该三分类模型可以很好地分类现场实测的轨道车辆制动风管泄漏数据，可有效判断泄漏有无及泄漏程度。本文提出的方法理论成熟简单、易于理解，且实时性高，具备一定工程应用价值。
交通工程技术 | 基于市域快线车辆修程修制决策方法研究

交通工程技术 | 基于市域快线车辆修程修制决策方法研究

摘要：随着城市轨道交通的飞速发展，城市市域快线车辆运行速度与运营里程逐渐提高，这造成市域快线车辆在服役过程中相对于普通地铁车辆更早地达到大架修里程。为保证运营公司对车辆维护成本的经济性，本文围绕高时速地铁车辆的大架修里程延长问题展开研究，以成都地铁18号线地铁车辆转向架系统为研究对象，提出了一种可靠性分析方法对车辆大架修里程进行延长评估。通过梳理车辆结构对故障数据进行分类统计，并结合历史数据对关键故障项点进行百万公里故障率与关键部件的可靠性计算，依据可靠度数值综合评估车辆整体大架修里程延长的可能性，同时对车轮磨耗规律进行分析，通过修数据对轮缘厚超限概率进行预测。研究结果表明：在200万公里里程时除齿轮箱渗油故障可靠度相对较低之外，其余关键部件可靠度极高，而后经查明，齿轮箱渗油故障是由于油堵缺失所造成，与齿轮箱箱体使用寿命无关；当修周期延长至30万公里时，轮缘增厚超限的概率较低，同轴轮径差和径向圆跳动均低于运用限值。因此，成都地铁18号线车辆可以在高可靠性条件下延长大架修里程和车轮修周期，有效地减少检修频率并提高运营效率。
交通工程技术 | 滚珠丝杠副静刚度有限元分析及实验验证

交通工程技术 | 滚珠丝杠副静刚度有限元分析及实验验证

摘要：滚珠丝杠副是电动缸、数控机床等机电一体化产品的核心传动部件，也是影响产品定位精度的关键结构。基于以上背景，本文以滚珠丝杠副为研究对象，从仿真和实验两个角度对丝杠副的静刚度进行了研究。首先根据现有的静刚度实验工装配套情况设计了3210规格的滚珠丝杠副，并且制成了相应的三维模型和用于车间实际生产的二维工程图纸。而后利用ANSYSWorkbench软件对丝杠副进行了有限元分析，在验证丝杠副强度满足要求的基础上进一步得到了静刚度的仿真结果。最后依托滚珠丝杠副静刚度试验仪获得了丝杠副在仿真工况下的静刚度实验数据，对比仿真与实验结果，两者吻合度在 90% 左右，验证了仿真结果的可靠性，为低成本、高效率分析其他类型丝杠的静刚度问题提供了参考。
智能制造 | 木工机床实时远程监测系统开发

智能制造 | 木工机床实时远程监测系统开发

摘要：远程监控系统对推动木工机床的智能化、网络化、数据可视化具有重要的实践意义。本文开发了一个木工机床远程监控系统框架。该监控系统框架采用S7.NET协议与西门子可编程逻辑控制器(Programmable LogicControler，PLC）实时通讯采集加工过程中木工机床数据（温度、电流、振动等)，存储于MySQL数据库，基于C#编程采用C/S结构，对数据进行分析和处理，实现PC端远程监控；同时运用MQTT协议数据实时上传到云端，运用ThingsCloud平台开发移动端的远程监测系统，从而实现PC端和移动端相结合对机床内部数据进行实时远程监测。该框架基于开源软件，通用性好，为实现木工机床预测性维护提供方法。
智能制造 | 航空发动机零件机器人精密打磨系统的研究

智能制造 | 航空发动机零件机器人精密打磨系统的研究

摘要：航空发动机零部件（如高温合金机匣）的精密打磨存在效率低、质量不稳定的问题。本研究通过集成发那科工业机器人（FANUC）、西门子 S7-1200PLC和MCGS组态上位机（MonitorandControlGenerated System，MCGS），开发了一套自动化精密打磨系统，针对高温合金复杂几何特征优化了工艺流程。创新点包括基于柔顺算法的轨迹优化、定制化非标工装及打磨工具（如旋转锉和球形锉），以及高效的可编程逻辑控制器（Programmable LogicController，PLC）与上位机集成控制系统。试制结果表明，加工效率较传统人工打磨方式提高了 30% ，表面粗糙度值降低了 20% ，该系统显著提升了航空发动机零部件的加工精度和一致性，降低了人工成本，为航空制造的智能化转型提供了软硬件支撑。

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目录

设计与研究 | 超材料支撑结构在高速列车组合地板结构中的减振性能研究

设计与研究 | 超材料支撑结构在高速列车组合地板结构中的减振性能研究

设计与研究 | 自提升平台四向同步提升控制算法验证

设计与研究 | 自提升平台四向同步提升控制算法验证

设计与研究 | 振荡螺杆钻具防冲蚀技术研究

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设计与研究 | 碱土元素Ca、Sr对AZ91镁合金显微组织及力学性能的改善

设计与研究 | 碱土元素Ca、Sr对AZ91镁合金显微组织及力学性能的改善

产品开发与设计 | 一种二自由度力反馈手柄的设计

产品开发与设计 | 一种二自由度力反馈手柄的设计

产品开发与设计 | 基于自适应模糊PID切削液浓度控制系统的设计

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交通工程技术 | 轨道结构参数对动车组低频晃车的影响研究

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交通工程技术 | 基于支持向量机的轨道车辆制动风管泄漏超声检测方法

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交通工程技术 | 基于市域快线车辆修程修制决策方法研究

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交通工程技术 | 滚珠丝杠副静刚度有限元分析及实验验证

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