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2026年06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 | 迈克尔逊剪切干涉条纹间距自动调节控制技术研究

设计与研究 | 迈克尔逊剪切干涉条纹间距自动调节控制技术研究

摘要：剪切干涉技术凭借全场、非接触、高灵敏度等优势，在复合材料无损检测、振动测量等领域应用广泛，而干涉条纹间距控制质量直接决定仪器测量精度。针对现有手动调节条纹间距操作繁琐、一致性差，电控调节精度有限且均无动态闭环控制能力，无法实现条纹间距实时精确调节的问题，本文提出一种迈克尔逊剪切干涉条纹间距自动调节控制方法。该方法首先通过图像采集模块获取干涉条纹图像，求解条纹在法线方向上的平均间距；随后计算实际间距与目标间距的偏差值，引入模糊自适应增量式比例-积分-微分（Proportional-Integral-Derivative，PID）控制算法，构建条纹间距闭环动态调控模型，通过模糊规则实时优化PID参数，实现条纹间距的自适应精准调节。对所提出的方法进行了仿真实验，证明了其有效性。
设计与研究 | 基于系统可靠性理论和有限元方法的曳引式电梯安全钳可靠性评估

设计与研究 | 基于系统可靠性理论和有限元方法的曳引式电梯安全钳可靠性评估

摘要：本文集成应用系统可靠性理论与有限元方法开展曳引式电梯安全钳可靠性评估。在分析安全钳和限速器结构与功能的基础上，采用故障模式及其影响分析（Failure Mode and Effects Analysis，FMEA）方法完成安全钳主要零件故障模式及其影响分析。采用专家打分和综合评价方法，定量计算每种故障模式的严重度、发生频率和检测难度，获得每种故障模式的风险优先数（Risk Priority Number，RPN），据此确定影响安全钳可靠性的关键零件与主要故障模式，并提出针对性改进措施以提高电梯安全性。利用SolidWorks建立安全钳三维CAD模型，采用ANSYS完成安全钳动力学和温度场仿真，评估楔块与导轨动态运行过程中位移、应力、应变及温度场的变化规律。以某型渐进式安全钳为例完成案例研究，根据有限元仿真结果从结构设计、材料选择等层面提出安全钳改进方案，为安全钳可靠性增长提供理论依据。关键词：曳引式电梯；安全钳；限速器；故障模式及影响分析；有限元方法
设计与研究 | 民机机头侧操纵台支架结构振动疲劳分析研究

设计与研究 | 民机机头侧操纵台支架结构振动疲劳分析研究

摘要：以民机机头侧操纵台支架结构为研究对象，基于Optistruct有限元程序，分别采用频域法和时域法分析支架结构的振动疲劳寿命。频域法基于随机振动分析，在Optistruct中采用Dirlik模型作为应力变程概率密度 P(s) 模型，采用Miner累积损伤准则计算振动疲劳寿命。时域法通过编制MATLAB程序将规范给定的加速度功率谱密度转换为加速度时间历程曲线，采用雨流循环计数结合Miner累积损伤准则，得到振动疲劳寿命。计算结果表明：时域法和频域法对疲劳危险位置的预测比较接近，时域法计算结果稍大于频域法，采用频域法评估强度和疲劳可能偏不安全。工程中可先利用频域法对结构振动疲劳危险位置进行快速预测，再利用时域法对危险位置的疲劳寿命进行精确计算。
零部件分析与设计 | 基于轴箱虚拟激励的转向架构架疲劳损伤评估研究

零部件分析与设计 | 基于轴箱虚拟激励的转向架构架疲劳损伤评估研究

摘要：针对转向架构架局部疲劳失效问题，本文开展了服役环境高频振动激励下转向架构架疲劳损伤评估研究。首先通过线路试验获取转向架轴箱振动加速度激励。随后建立基于轴箱虚拟激励的车辆随机振动模型，该模型不考虑轮轨接触关系模型，以轴箱高频振动激励为直接输入，详细探讨了轮对、钢弹簧等部件建模因素的影响。结果表明：基于轴箱实测响应与三参数激励发生器相结合的虚拟激励生成方法，在不依赖复杂轮轨非线性接触关系的前提下，能够有效再现转向架的高频振动服役环境。柔性轮对建模对构架弹簧筒应力影响不大。采用柔性钢弹簧模型的结果明显优于力元模型，钢弹簧的弹性振动对构架弹簧筒的应力有显著影响，而传统的力元模型无法有效反映高频振动传递过程中钢弹簧的弹性振动带来的影响。采用本文方法获得的转向架构架弹簧筒动应力在时域和频域上均与实测结果基本一致，其等效应力的相对误差为6.2%。
零部件分析与设计 | 二冲程对置活塞发动机冷却水套结构设计

零部件分析与设计 | 二冲程对置活塞发动机冷却水套结构设计

摘要：针对二冲程对置活塞发动机各区域热负荷差异显著的特征，采用三维数值模拟方法建立了机体-冷却水套的流固耦合模型，研究了冷却液流动方向及区域流量分配对机体热状态的影响。结果表明，燃烧室段受冷却液温升影响最显著，气缸间该段平均温度差可达13 K。当燃烧室冷却液采用逆流布置时，该区域跨气缸平均壁温差降低了3～7 K，效果优于通过增大流量改善气缸间温度均匀性的方案。发动机散热量主要由燃烧室段流量比例 f₂ 决定，当 f₂ 从40%提升至80%时，散热量增加1.5 kW；而最高温度则由 f₂ 与排气侧流量比例 f₃ 共同决定，且随 f₂ 和 f₃ 的提高而降低，两者对应的最优流量范围并不一致。基于上述规律，在综合考虑散热性能及泵功损失后，提出适用于对置活塞发动机的串并联构型水套，其兼顾了高热负荷区域的有效冷却和低泵功损耗，具有更好的流动传热性能。
零部件分析与设计 | 一种数控铣床自动铣削高速盘类零件不平衡量的柔性工艺研究

零部件分析与设计 | 一种数控铣床自动铣削高速盘类零件不平衡量的柔性工艺研究

摘要：高压涡轮盘工作在高速旋转状态，其制造精度和平衡状态直接影响发动机的运行性能。本文研究发现，传统的人工打磨和常规编程方法在高速盘类零件的平衡校正过程中难以兼顾高精度和高效率，难以满足现代工业对高效、精密加工的需求。为此，针对高速盘类零件的自动平衡技术展开研究，通过力学理论分析，阐述了转子不平衡的基本概念及平衡校正在制造厂的生产现状。指出在平衡校正批量生产中需要具备柔性化、高质量和高效率的特点。基于数控机床的能力，提出一种基于数控（Computer Numerical Control，CNC）机床的柔性工艺方法。该方法通过数学建模与算法优化求解切削轨迹，实现了刀具运动参数的自动规划。实验验证表明，该方法在单次切削后能准确定量地自动去除剩余不平衡量，在保证零件表面质量和产品一致性的前提下显著提高了盘类零件平衡校正的生产效率。
交通工程技术 | 寿命末期动车组车内噪声特性分析

交通工程技术 | 寿命末期动车组车内噪声特性分析

摘要：长期服役过程中，动车组的轮轨、受电弓、车下辅助设备等关键声源特性，及车身板件的隔声、隔振性能均较新车产生变化，声源的变化直接影响到车内噪声舒适性。车内噪声舒适性的演变规律需明确。因此本文以某型动车组为研究对象，开展寿命后期车内噪声长期跟踪测试，并系统对比其与新车及服役末期的噪声特性差异。结果表明：寿命后期动车组车内噪声随车轮镟修后运行里程的增加呈递增趋势，但整体较新造车的变化幅度有限；新造动车组和寿命后期动车组车内噪声在受电弓车的弓下区域差异较大，基于偏相干性分析确定了噪声贡献位置，针对该区域实施专项减振降噪处理后，车内噪声水平得到有效优化。本研究结论可为动车组延寿决策及后续五级修优化提供技术支撑。
交通工程技术 | 考虑非线性特征的城轨车辆静态气密性研究

交通工程技术 | 考虑非线性特征的城轨车辆静态气密性研究

摘要：为更加准确地评价车辆的气密性能，本文提出用当量泄漏面积评价车辆气密性的方法，结合理想气体准静态绝热假设和当量泄漏面积的非线性特征，建立了车辆静态气密性分析模型。对某市域车辆开展静态气密性试验，通过车厢内布置的压力传感器获得了车内外压力差随时间变化的曲线。理论与试验结果的对比表明：当车内外压力差在1 kPa~2.9 kPa时，模型预测结果与试验结果的最大相对误差仅为1.86%，证明了所提出理论模型的可靠性。利用该模型，分析和讨论了该市域车辆的静态气密性，分析结果表明：车内压力下降率及泄漏孔质量流率均在降压初期表现出较大的数值，前10 s泄漏的空气质量约占总泄漏质量的39.7%；在降压范围相同时，降压时间随车内外初始压力差的增大而减小。该理论模型的提出对后续进一步研究当量泄漏面积的非线性特征和提高整车气密性设计水平具有一定的指导意义。
交通工程技术 | 基于弓网受流性能的电气化公路多车运行间距研究

交通工程技术 | 基于弓网受流性能的电气化公路多车运行间距研究

摘要：本文以弓网受流性能为评价指标，分析了双车运行间距对弓网受流性能的影响。首先基于模态叠加法和多体动力学方法搭建了电气化公路双弓运行弓网系统动力学模型，然后在现有电气化铁路双弓间距计算公式的基础上推导了结构阻尼影响下的接触网振动波衰减传递公式，其中振动波考虑为来源于车体振动。之后，基于电气化公路试验线实车测试数据验证了模型的准确性，并以此为基础分析了不同双弓间距和车速下的电气化公路双弓运行弓网耦合动力学特性。同时还以弓头振动频率为核心分析了双弓运行弓网耦合动力学特性的主要影响因素，并分析了对其影响最大的振动频率区间。结果表明，车辆振动对电气化公路双弓运行弓网耦合动力学特性有着显著影响，并决定了车辆的最佳间距。这一影响主要由受电弓基座的第二峰值频率所决定，而对应的弓头垂向振动峰值频率的变化可用于判断车辆间距是否合适。基于研究结果，现有电气化公路系统在80 km/h时的双车最佳间距应为不小于90 m。
测量与检测技术 | 二维与三维视觉融合的发动机叶片缺陷智能检测系统研制

测量与检测技术 | 二维与三维视觉融合的发动机叶片缺陷智能检测系统研制

摘要：为解决航空发动机叶片表面微小缺陷无法用传统检测方法快速识别和精确测量的难题，研制了二维与三维视觉融合的发动机叶片缺陷智能检测系统，提出了基于三维相机与神经网络融合的缺陷量化方法和二维与三维视觉融合的发动机叶片缺陷智能检测方法，实现缺陷快速识别和三维精准测量。集成工业机器人、二维相机、三维相机和深度学习模型，采用“粗定位-精测量”的思路，利用二维相机快速扫描叶片表面，再通过目标检测网络初步找到缺陷位置，通过坐标转换将缺陷区域引入三维相机视场中心，最后通过实例分割网络和点云曲面拟合算法实现缺陷三维几何参数测量。基于叶片缺陷图像训练模型在实际叶片上的测量结果表明，测量出的凹坑直径、深度精度±0.003 mm，重复测量标准差小于0.0021 mm，点云处理效率高于全局处理效率，为复杂曲面叶片的自动化高精度检测提供了技术方案。
测量与检测技术 | 接触网几何检测梁遮光罩气流导雨性能研究及优化

测量与检测技术 | 接触网几何检测梁遮光罩气流导雨性能研究及优化

摘要：针对接触网几何检测系统相机遮光罩在降雨时雨水附着干扰成像的问题，以某型检测梁遮光罩为对象，采用计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）方法研究其内部气流特性与雨水导引性能。研究发现，原结构A因检测梁顶部直角诱发流动分离，内部形成低速区与“真空区”，导致进入测量平面的有效气流不足、导雨能力弱。改进结构B、C通过增加导流曲面与通风孔，虽提升了流速并引导雨滴，但仍存在气流不均与湍流问题。进一步优化后，在检测梁顶部增设入流风道并合并通风孔，形成结构D。该结构在不同运行速度下均可维持稳定、定向贯穿的内部流场，在测量平面产生平行方向的切向气流，能有效吹离雨滴。研究表明，通过针对性的气动结构优化，可显著改善遮光罩在高速条件下的气流组织与主动导雨能力，为接触网几何检测系统的防护设计提供重要依据。

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目录

设计与研究 | 迈克尔逊剪切干涉条纹间距 自动调节控制技术研究

设计与研究 | 迈克尔逊剪切干涉条纹间距 自动调节控制技术研究

设计与研究 | 基于系统可靠性理论和有限元方法的 曳引式电梯安全钳可靠性评估

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设计与研究 | 民机机头侧操纵台支架结构 振动疲劳分析研究

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零部件分析与设计 | 基于轴箱虚拟激励的转向架构架 疲劳损伤评估研究

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零部件分析与设计 | 二冲程对置活塞发动机冷却水套结构设计

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零部件分析与设计 | 一种数控铣床自动铣削高速盘类零件 不平衡量的柔性工艺研究

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交通工程技术 | 寿命末期动车组车内噪声特性分析

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交通工程技术 | 考虑非线性特征的城轨车辆 静态气密性研究

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交通工程技术 | 基于弓网受流性能的电气化公路 多车运行间距研究

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测量与检测技术 | 二维与三维视觉融合的发动机叶片 缺陷智能检测系统研制

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