- 张瑾丰;李龙鹏;杨毅青;
平板结构广泛存在于工程中，具有低刚度、易受外界激励等特点。动力吸振器因能有效抑制机械结构振动，避免失效及破坏而被广泛应用，其抑振效果取决于设计方法的准确性及适用性。为实现平板结构的多模态振动抑制，本文提出了一种基于状态空间方程的组合式动力吸振器建模与优化设计方法。以一自由边界平板结构为对象，通过模态实验获取各阶模态参数，确定目标抑振模态。在此基础上，基于主振结构状态空间方程及动力吸振器力学反馈，构建主振结构-动力吸振器耦合系统动力学模型，使用Simulink平台开展系统仿真，预测动态特性。通过模态分区并综合考虑原点及跨点频响特性，实现组合式吸振器综合参数优化，评估理论抑振效果。最后，利用有限元方法完成吸振器结构设计，并通过平板结构减振模态实验对理论结果进行验证。实验结果表明，组合式动力吸振器对主振结构第1、6、7、16阶模态的抑制效果显著，频响峰值分别下降26.7 dB、21.2 dB、23.1 dB、25.1 dB。
2026年03期 v.42;No.223 1-8页 [查看摘要][在线阅读][下载 2083K] <正>《机械设计与研究》期刊是集学术性和技术性于一体的机械工程类刊物，系中国科学引文数据库（CSCD）来源期刊、《中文核心期刊要目总览》收录期刊、《机械工程领域高质量科技期刊分级目录》入选期刊、中国科技论文统计源期刊、中国学术期刊综合评价数据库来源期刊、中国学术期刊（光盘版）全文收录期刊、美国《剑桥科学文摘》(CSA）收录期刊。本刊国内外公开发行，有阵营强大的国内外编委队伍。本刊为双月刊，每双月20日出版，大16开本，每期传递信息量约90万字。
2026年03期 v.42;No.223 2页 [查看摘要][在线阅读][下载 265K] -
<正>书名:机械类专业课程思政教学指南作者:郭为忠张执南杨培中主编出版社:华东师范大学出版社ISBN:9787576045635出版日期:2024年7月定价:55.00元内容简介:本书系统总结了上海交通大学在机械工程专业基础课程思政建设和教学实践方面的经验和做法,细致梳理了机械类专业课程思政的教学理念、培养目标、思政元素体系、保障机制等,归纳整理出机械类专业课程思政的教学设计、实施、评价和管理等要求和做法。本书具有以下特点:理念的先进性,注重课程思政育人的春风化雨、润物无声基本原则;方法的实用性,结合课程和专业的课程思政建设需要,从实操角度总结和提炼课程思政建设的相关指导规范;实践的可推广性,提出的理论和方法经历了上海交通大学机械与动力工程学院全部课程的教学实践,是课程思政建设成功经验的总结和升华;专业的独特性,提出的具体原则和做法紧扣了机械类专业及课程的特点,融入了课程思政的时代要求和机械类专业的时代使命。
2026年03期 v.42;No.223 8页 [查看摘要][在线阅读][下载 578K] - 周伟;陈建;翟金辉;李蓉;马必达;齐臣坤;
传统的小型飞行器舱段对接定位与对接方法通常依赖人工操作，需要多名操作人员协同完成对准与对接过程，导致其在对接与装配精度方面存在不足。基于视觉的小型飞行器舱段位姿估计系统在成本效益、数据维度丰富性及测量效率方面表现出显著优势。然而，仅依赖相机实现舱段完整的相对位姿估计仍具有较大挑战，其往往需要额外的辅助测量装置，或仅能获取部分参数。本研究提出了一种面向小型飞行器舱段对接的三维重建与位姿估计方法，将单目结构光相机与机械臂结合，通过点云数据处理、舱段位姿的迭代估计以及六自由度平台位姿求解三个阶段，实现对舱段的全面位姿估计。定义了小型飞行器舱段关键定位特征，使用随机抽样一致(RANSAC)方法提取特征，得到关键定位参数。通过对关键定位参数数学解析得到舱段相对位姿，将舱段间的相对位姿转换为平台的控制输入参数，从而实现对接控制。在真实小型飞行器舱段对接实验中验证了该方法的可行性，结果表明本文方法适用于不同尺寸小型飞行器舱段的对接场景，具有良好的通用性与实用性。
2026年03期 v.42;No.223 9-13页 [查看摘要][在线阅读][下载 1459K] - 方凯孙;
针对电池模组装配线设计复用率低、调试返工多及多型号兼容性差的行业痛点，本文提出一种融合公理化设计(AD)与设计结构矩阵(DSM)的模块化设计方法。旨在建立一套可量化、可复用的模块划分与评价体系，以提升产线设计效率与兼容性。首先，通过AD框架将客户需求映射为设计参数，并创新性引入产品尺寸变量，结合空间、物料、信息、能量四维交互，构建增强型DSM以量化表征多维度耦合。进而，采用聚类算法进行模块划分，并构建以高内聚、低耦合为核心目标、以块对角化程度、轮廓系数及模块数量占比为刚性约束的优化决策模型。据此得出最优模块架构，并指导机械、电气与信息三类标准化接口设计。实例应用表明，较非标设计，调用本方法设计的模块开展新项目设计，可使设计复用率提升约45.7%,设计周期缩短约31.7%,调试返修零件数量降低约63.6%,并成功兼容3种规格产品。总之，该方法提供了从需求分析、方案优选到模块设计指导的全数据驱动解决方案，有效实现了多型号兼容与高效复用，对同类制造系统设计具有借鉴意义，后续可进一步研究智能模块化平台，以适应更复杂的装备设计。
2026年03期 v.42;No.223 14-23页 [查看摘要][在线阅读][下载 2888K] - 陈良军;李心耀;冉光斌;王震林;
土工离心机是岩土工程、地质工程等领域开展缩尺模型试验的核心装备。随着深地开发、深海勘探等极端环境工程的推进，亟需发展兼具大容量、高离心加速度与多功能的新型土工离心机，以满足高离心加速度下的“时空压缩”需求和常规状态下的重载、多场景实验需求。针对研制中面临的高离心加速度下的结构强度、运行稳定性等难题，提出了相应的解决方案。通过采用高强度钢锻造式转臂、铝合金锻造高速吊篮及兜装式结构，结合橡胶弹性块吊装-转兜装复合装置，为离心场下的实验模型和吊篮提供了有效支撑，显著提升旋转部件在1 000g高离心加速度下的承载能力。通过增加高速主轴、轴承及其支撑部件，将离心机一阶固有频率提升至临界阈值以上。依托制造工艺控制和静平衡测试，将旋转部件平衡品质控制在G6.3等级，使运行振动速度得到有效控制。通过主机构型优化和接口设计，实现了常规(200g)模块与高速(1 000g)模块的快速切换，兼顾多功能性与操作效率。测试表明，该离心机在两种运行模式下均满足离心实验需求，其1 000g加速度指标填补了大型土工离心机的技术空白，为相关科学研究提供了不可替代的实验平台，同时支撑了重大工程的设计验证与技术创新。
2026年03期 v.42;No.223 24-29页 [查看摘要][在线阅读][下载 1867K] - 朱安祺;杨毅青;张瑾丰;马文硕;郭卫东;于靖军;
在航空航天领域深孔、深腔构件的加工过程中，长悬伸刀具因弱刚性易引发颤振，导致加工精度下降、刀具磨损加剧，严重制约了复杂构件的高效精密加工。为解决这一难题，本研究基于动力吸振原理，设计了一种内置可调式动力吸振器(DVA)的减振铣刀，旨在通过优化吸振器参数与结构设计，提升刀具的动态稳定性。文章的主要研究内容包括动力学建模、数值仿真、结构设计、有限元仿真以及实验验证。通过建立刀具-吸振器两自由度动力学模型，采用等峰值优化准则确定了吸振器最优频率比与阻尼比，并对主振结构动态特性对吸振器最优参数的影响规律开展数值仿真。在此基础上，对吸振器的结构进行设计，并通过钨质质量块与聚氨酯O型圈的组合配置实现刚度的多级调谐。并进一步结合有限元仿真，揭示了O型圈数量及位置对吸振器刚度调谐的非线性影响规律。最后，分别通过开展模态试验与切削试验，对减振铣刀的有效性进行了验证。实验结果表明，安装吸振器后刀具频响函数幅值在X/Y方向分别降低68%与72%,切削颤振最大幅值减少了38%～56%。研究不仅旨在为长悬伸减振刀具的设计与优化提供理论框架，同时有望为航空航天复杂构件的高效精密加工提供工程化的解决方案。
2026年03期 v.42;No.223 30-37页 [查看摘要][在线阅读][下载 1857K] - 徐轲;秦璐;孙喆;梁庆华;王成恩;
针对插值法在多工况下航空发动机涡轮叶片表面温度场重构精度不足的问题，提出了一种基于改进粒子群算法(IPSO)的温度测点布局优化方法。传统的均匀测点布局方法难以满足多工况下的精度要求，遗传算法(GA)和粒子群算法(PSO)等智能优化算法也存在收敛速度慢和依赖初始解质量的局限性。本文使用K-means聚类算法和选点池来提高初始解的质量，并通过引入动态超参数和邻域搜索策略来增强搜索能力，从而实现对粒子群算法的有效改进。仿真结果显示，IPSO布局后重构温度场误差降至均匀布局的25%～30%,相比于测试的其他智能优化算法，IPSO在收敛精度与收敛速度方面都为最优。
2026年03期 v.42;No.223 38-43页 [查看摘要][在线阅读][下载 1676K] - 郑云达;孙术发;杨旭;张伊淼;陈可;张亮生;
针对履带车辆在实际应用中存在的关键问题，如钢制履带对地面的破坏性、橡胶履带易出现打滑现象、通行能力不足等情况，通过对雪豹掌爪的仿生学机理研究，提出了一种新型的具有高通行能力的履带板结构，能够显著提升履带车辆对不同环境的适应性，具有直接的工程应用价值。为实现在有限空间内的动力传输，应用齿轮式连杆作为主要的动力传输机构，通过深入研究履刺机构的运动轨迹和速度特性，建立传动系统的运动学与动力学模型，为履带板的结构优化提供充足的理论依据，使履带板兼具高通行能力和可控性。建立输入端与输出端的运动映射关系，实现对履带单元控制策略的分析与研究。通过仿真实验验证，理论数值与仿真数据高度吻合，验证所提出的结构设计与数学模型的合理性，为后续的实际应用提供可靠的理论支撑。研究结果不仅解决了现有履带技术的局限性，还为高性能履带系统的各部分设计提供了新思路，对军用、工程机械、农业机械等领域的履带车辆性能提升具有一定的借鉴意义。
2026年03期 v.42;No.223 44-53页 [查看摘要][在线阅读][下载 2166K] - 李苗苗;杨雪卉;李樊轩;胡志安;秦冰冰;朱如鹏;
直升机尾传动轴系作为典型的超临界轴系，在加速跨越临界转速时易因不平衡量产生剧烈振动，不仅影响直升机整体性能，更可能引发轴系断裂、部件碰撞等安全隐患。基于压电陶瓷的主动减振支承，能够有效减小轴系的振动。文中建立了主动减振支承的动力学模型，分析了质量、刚度、阻尼系数等构型参数对其振动特性的影响，给出了一组构型参数的参考值，基于原理模型和构型参数参考值确定了主动减振支承的结构参数，并采用多支承转子试验台进行了试验，验证了主动减振支承的振动抑制效果。研究结果表明：对主动减振支承振动特性影响较大的构型参数为基本减振单元的刚度k_1、主动减振单元的刚度k_2、基本减振单元的阻尼系数c_1,增大k_1、c_1以及k_2与k_1的比值能够降低主动减振支承幅频曲线的峰值；滑移状态的主动减振支承具备更好的振动抑制能力；主动减振支承在控制力为0.8N_0时的减振效果最佳，轴系的跨临界位移响应峰值降低了28.1%。
2026年03期 v.42;No.223 54-59页 [查看摘要][在线阅读][下载 1757K] - 樊永奎;胡明;孔民秀;杨帆;吴梅;
工业机器人具有高重复定位精度，被广泛应用于焊接、机械装配等领域，但其绝对定位精度偏低，已成为制约其智能化升级及多机协作推广的关键瓶颈，亟待解决。针对QJRH4-1A六自由度工业机器人，通过精准建模与参数辨识，研究几何参数误差及非高斯噪声导致的绝对定位精度不足问题。构建了考虑平行轴偏差的几何参数误差微分运动学模型，结合雅克比矩阵建立参数误差与末端位姿误差的线性化模型，采用Levenberg-Marquardt (LM)非线性最小二乘算法进行快速迭代，融合粒子滤波(PF)算法处理非高斯噪声。利用改进Denavit-Hartenberg模型(简称MDH模型)避免了Denavit-Hartenberg模型(简称DH模型)的平行轴奇点问题，通过激光跟踪仪获取35个采样点数据，经齐次坐标变换将数据统一至基坐标系。采用LM算法将数据的初始误差从2.24 mm降至1.117 mm,再将处理后的数据作为PF算法的初始值。机器人末端平均绝对定位误差降至0.403 mm,较初始值提升82%,x、y、z方向平均误差分别为0.292 mm、0.163 mm、0.162 mm,满足ISO 10218-7标准要求，验证了LM-PF融合算法的有效性，为提升工业机器人高精度作业场景的绝对定位精度提供了可靠解决方案，具有推广价值。
2026年03期 v.42;No.223 60-67页 [查看摘要][在线阅读][下载 1701K] - 朱昌飞;朱晓春;马一凡;胡彬;
在舞动监测装置运装机构作业过程中，夹具是实现舞动监测装置稳定夹持的关键部件。夹具轻量化设计可有效减轻无人机负载，而刚度优化则有助于提升结构稳定性与作业精度。为此，提出一种基于响应面法和非支配排序遗传算法Ⅱ(NSGA-Ⅱ)的多目标优化设计方法。首先，对夹具进行参数化建模，在ANSYS Workbench软件静力学分析基础上，得到了夹具实际工况下的整体质量、最大总变形量和最大应力，明确了该部件的优化方向；然后，采用Spearman相关性分析法筛选出对夹具性能影响较大的设计变量，利用最优空间填充(OSF)设计拟合出设计变量与优化目标的Kriging型响应面，结合NSGA-Ⅱ算法获得Pareto最优解集，运用熵权逼近理想解排序(TOPSIS)决策方法进行筛选，从而得到了夹具的最终优化方案；最后，在对优化方案静力学分析后，进一步对其进行模态分析，以确保优化结构不会发生共振。结果表明：优化设计后的夹具质量降低了7.24%,最大总变形量降低了29.54%,最大应力降低了18.46%,且能够有效避免共振现象的产生，验证了所提出的优化设计方法的可行性和有效性。研究结果为相关夹具的优化提供了参考。
2026年03期 v.42;No.223 68-75页 [查看摘要][在线阅读][下载 1941K] - 杨扬;马砚骄;李纪涛;樊浩然;任恩圳;何霁;
LF2铝合金管件作为高性能飞机的关键构件之一，广泛应用于燃油系统、液压系统和机翼等核心区域的连接与支撑，成为保障飞机正常运行不可或缺的重要基础。在服役期间，管件受长期交变载荷、振动及恶劣环境因素的综合作用，易出现开裂现象，严重影响了飞行安全。由于LF2铝合金管件成形工艺复杂，需经挤压、弯曲等多道工序，导致不同位置的塑性应变与损伤存在差异，使得原位无损损伤评价难以实现。因此，本文聚焦于LF2铝合金管件的损伤测试评价难题，借助超声硬度测试原理，通过构建“声速-硬度-塑性应变-损伤”的映射关系，开发出相应的原位无损测量方法及装置，成功实现航空LF2铝合金管管件的原位无损测试评价。通过预变形中断实验、显微硬度测试、超声声速实验、损伤断裂实验以及实验-仿真协同反演方法标定的材料断裂模型来获取管件的维氏硬度、等效塑性应变、超声声速、损伤等数据，并进行“声速-硬度-塑性应变-损伤”关联模型的构建。基于上述关联模型，开发出原位无损的损伤评价方法。相关方法和装置在多品类航空LF2铝合金管上进行了应用验证，解决了LF2铝合金管件难以无损原位测试评价的难题。实验结果表明，管件力学性能预测的准确度达到了90%,优于目前实验室使用的破坏性实验方法，特别是在准确性、便捷性、易用性等方面展现出显著的优势，为高性能飞机的安全提供了关键的技术保障。
2026年03期 v.42;No.223 76-85页 [查看摘要][在线阅读][下载 1724K] - 曹栋;丁国龙;王祉凡;
汽车转向器变传动比斜齿轮齿条副在使用过程中齿面接触应力大小和方向频繁地变化，易产生齿面裂纹、磨损等问题。因此，研究齿面接触线分布、啮合面等齿面接触特性具有很好的工程意义。目前对该类型变传动比斜齿轮齿条副接触特性的研究较少。为此，针对汽车转向器变传动比斜齿轮齿条副，从空间啮合原理出发，建立变传动比齿条齿面数学模型，推导出齿面瞬时接触线方程，探讨瞬时接触线的形态以及啮合面特性。发现定传动比阶段的瞬时接触线为直线，啮合面为平面；在变传动比阶段，瞬时接触线仍为直线，啮合面为曲面。分析法向模数m_n、分度圆螺旋角β、法向压力角α_n、轴交角Σ和法向变位系数x_n对齿面瞬时接触线及啮合区域的影响规律，综合考虑上述不同设计参数对接触线的影响规律，在实例参数的基础上，给出变传动比齿轮齿条副主要设计参数的选取范围，为变传动比斜齿轮齿条副的设计分析提供了参考。
2026年03期 v.42;No.223 86-96页 [查看摘要][在线阅读][下载 2149K] - 郭旭;宋乐鹏;
三平移并联机器人因其高精度、高速度和大负载能力而受到广泛应用，针对三平移并联机器人机构耦合度高引起的控制复杂问题，提出基于方位特征方程的并联机构拓扑设计方法，设计了6种耦合度为1、运动解耦的新型三平移并联机器人机构，所有并联机器人机构构型的第1支链完全相同，第1支链和第2支链并联构成混合支链，而第2支链由不同布置形式的多个运动副构成。首先，对并联机器人机构主要拓扑参数进行分析，验证所提出的6种并联机器人机构运动性质相同，进一步以构型Ⅲ为例进行研究，通过构建的运动学方程完成并联机器人机构的位置分析和奇异性分析；其次，研究机构的工作空间与灵巧度等性能指标，基于此，采用偏相关分析方法对各性能指标的影响趋势进行研究；同时，建立一种综合考虑工作空间、全局灵巧度、全局灵巧度波动指标的运动性能评价函数，采用遗传算法完成该综合性能指标目标优化；最后，给出优化后参数解的算例仿真示例。研究表明：该机构的工作空间边界连续，灵巧度较大；尺寸参数l_1、l_4及l_5对工作空间体积和全局灵巧度影响较大；优化后的工作空间体积显著增加，灵巧度连续分布，灵巧度大于0.2的占比最高可达71.8%,全局灵巧度波动指标稳定在0.1左右。
2026年03期 v.42;No.223 97-106页 [查看摘要][在线阅读][下载 2178K] - 杨来福;蔡晓玲;范依鹏;
在石油化工、精细化工、食品医药等流程工业的罐区与生产车间之间，物料输送管道需要频繁连接与拆卸，操作效率低下，且存在极高的误接风险。一旦误接将造成重大经济损失和潜在危害。为规避该风险，提高拆装效率，基于外径为76 mm、壁厚为2 mm、材料为Q345A的DN65-Q345A管道，设计了一种具有集成防错编码与快速拆装功能的管道连接件。提出通过唯一性编码定位柱实现管道承口端面与插口端面结构识别的方法，采取仅承口端面与插口端面结构满足互补配合关系才能连接的措施，以规避管道误接。利用预压钩锁弹簧机构提供轴向载荷，以压缩端面O型圈密封。在Creo Parametric软件中建立了三维数字化模型，对该装置结构原理与工作进程进行阐释，使用ANSYS Workbench软件，采用0.5 MPa设计压力和2 583 N密封载荷的边界条件，对管道连接件进行静态结构分析。分析表明：由4组线径为3 mm、刚度系数为90.44 N/mm的65锰钢弹簧构成的钩锁弹簧机构，可满足密封载荷要求；O型圈和钩锁弹簧机构的Von-Mises应力与位移均符合安全标准。该设计在确保防错连接的同时，实现了管道快速装拆，为管道连接提供了一种新颖的解决方案。
2026年03期 v.42;No.223 107-114页 [查看摘要][在线阅读][下载 1978K] - 彭飞;范嘉堃;朱莉蓉;
传统排水消波装置存在的通量受限、消波效率低及维护困难等技术瓶颈，提出一种基于模块化设计理念的新型高抗力大通量排水消波装置。通过构建消波效能与流道参数的协同优化模型，创新地设计了垂直伸缩式消波罐与水平联动系统的复合结构。研究结果表明：该装置在φ513 mm管径条件下实现单管路通量3.24倍的提升；采用多级消波机制使系统综合消波效率达到99%以上，其中一级消波单元效率为81%,二级联动系统效率达94.8%;在50 MPa冲击载荷下，关键部件安全裕度满足要求，同时轴向结构长度大幅压缩。此外，模块化设计使维护工时大幅缩短，显著提升了工程适用性。本研究提出的动态响应控制方法和功能复合结构方案，为防护工程排水系统的性能优化提供了可靠的技术路径，具有重要的工程应用价值。
2026年03期 v.42;No.223 115-121页 [查看摘要][在线阅读][下载 1942K] - 张磊;郑杰;赵亚菲;刘旭;孙远波;李鹏飞;
为提高地铁列车车钩的可靠性，降低运行中事故发生概率，以Scharfenberg式车钩为对象，对其进行可靠性分析，判断其中的危险零件。根据联结方程与应力-强度干涉理论得到危险零件在受拉和受压两种极限工况下强度与应力的分布参数；根据实际工况对危险零件进行选材，使其可靠度大于0.999 99;确定其危险部位后，对此部位尺寸进行可靠性设计，以期再次提升其可靠度。通过计算钩体与钩舌在极限工况下的可靠性安全系数，结合稳健设计理论，进行应力与强度的分布参数验证与尺寸修改验证；对可靠性设计方案的应力、变形、振动与疲劳强度进行仿真分析。结果表明，可靠性设计方案在安全性、振动舒适性与寿命等方面均优于现有车钩，为轨道交通装备的可靠性设计提供参考。
2026年03期 v.42;No.223 122-133页 [查看摘要][在线阅读][下载 2551K] - 秦荦晟;刘少卿;杜一帆;王宇青;陈成;
随着单自由度陀螺的应用领域不断拓宽，对陀螺的环境适应性要求也在不断提升。不同于普通的转子，陀螺转子同时具有自转和进动两个方向的旋转运动，使得对陀螺转子的动力学分析变得较为复杂。针对同时具有进动运动和自转运动的陀螺转子在正常工作中承受复杂环境激励的问题，通过深入的模型分析，可以归结为基础激励的支承-转子问题，结合基础激励的支承-转子系统动力学方程，应用线性系统具有可叠加性的原理，通过将载荷分解并单独求解再叠加的形式，给出了一种环境激励下单自由度陀螺转子的动力学特性仿真分析方法。以某型号船用陀螺转子为例，应用提出的方法仿真计算了陀螺转子在安装环境所要求的正弦振动和颠振环境下的动力学特性，计算了陀螺转子零部件的最大应力分布和最大变形，并对结构强度进行了校核，并验证了设计方案的可行性，为后续单自由度陀螺转子的结构设计校核提供计算方法的参考，也可为双自由度陀螺以及其他有基础激励的转子零部件强度校核提供一种解决思路。
2026年03期 v.42;No.223 134-140页 [查看摘要][在线阅读][下载 1678K] - 卢声耀;崔国华;张振山;陈浩然;
空箱堆高机作为港口集装箱运输体系的核心设备，其传统人工作业模式在效率提升方面存在显著瓶颈，严重制约了港口智能化运营的发展进程。为实现堆高机对箱环节的自动化作业，提出一种基于主成分分析(PCA)法向量估计的自主对箱作业规划算法。该算法首先基于相机的投影模型确定雷达点云与图像像素的映射关系；随后基于图像中集装箱作业面的角点像素坐标划定作业面像素区域，通过像素-点云映射关系完成对应作业面点云的分割提取；最终结合点云主成分分析计算对箱位姿，将其作为运动规划的目标终点位姿。确定了合适的对箱位姿后，进行堆高机对箱轨迹规划。前端部分采用混合A*算法搜索出一条无碰撞的对箱路径。后端为路径跟踪控制阶段，通过采用非线性模型预测控制(NMPC)的方式，在保证堆高机满足运动学与动力学约束的前提下，进行跟踪轨迹的计算。在实验验证环节上，通过在实验室环境下构建作业模拟场景进行半实物的仿真实验。进行了多次的对箱实验后的结果表明，实验过程中其对箱的平均垂直度误差为2.2°,最大误差不超过3°。
2026年03期 v.42;No.223 141-148页 [查看摘要][在线阅读][下载 2023K] - 张雪瑶;梁怀丹;孙佳梅;
在遥感相机光机系统中，主镜作为核心成像元件，其结构性能直接决定了整机系统的成像质量。为保证相机主镜基频刚度，同时兼顾镜体面形精度与结构轻量化，以??610 mm口径主镜作为研究对象，顺次叠加使用经验公式、拓扑优化和响应面-多目标遗传优化方法，探求其对主镜的作用机理。首先通过经验公式确定主镜初始结构，镜体质量为17.87 kg。其次对初始主镜进行拓扑优化，优化后质量减小至11 kg。再次基于拓扑分析结果重建主镜模型，并以主镜基频刚度、面形精度和质量为优化目标，基于中心复合设计(CCD)方法生成初始设计样本，利用Kriging模型建立响应面，最后通过多目标遗传优化算法(MOGA)进行优化，优化后主镜基频刚度、z向自重载荷下的面形精度皆优于拓扑优化结果，其基频刚度为3 827.73 Hz,面形峰谷值(PV)为24.714 nm,均方根值(RMS)为6.376 nm,优化后镜体质量进一步减小至10.2 kg。研究结果表明：将经验公式、拓扑优化、响应面-多目标遗传算法相结合的多阶段优化方法，可以实现结构的高基频、高面形精度与高轻量化的“三高”特性。本研究方法具有良好的工程应用前景，能够为航天系统结构优化提供可行的技术路线和理论支撑。
2026年03期 v.42;No.223 149-157页 [查看摘要][在线阅读][下载 2375K] - 刘强强;魏信伍;陈雁飞;朱梁宸;李月清;
铠装电力电缆由于其卓越的机械保护和环境适应性，在工业、建筑及能源等领域得到了广泛应用。然而铠装电缆终端制作过程中主要存在依靠工人经验、效率低、易伤线芯导体绝缘屏蔽等问题，针对上述问题，为提高剥线效率，减少终端制作时长，设计了一种铠装电缆终端剥线机器人。通过对铠装电缆的结构及材料性能进行研究和分析，提出了基于螺旋传动的剥线方法及高速旋转的切割方式，并根据设计要求设计了一种2自由度的剥线机器人结构。对机器人结构剥线的工作原理及运动过程进行了分析，并建立了其运动方程及力学方程。为了验证机器人结构设计的可行性，最后通过ADAMS仿真软件进行了仿真分析。仿真结果表明，剥线机器人在运动过程中，其速度呈现周期性规律变化，加速度波动幅度小，整体位移曲线近似螺旋线，受力呈现周期性规律变化，具有较高的稳定性及可行性。所设计机器人机构可自适应外形不规则的铠装型电缆表面，与人工切割相比，大大提高了剥线效率，在外形不规则的铠装型电缆剥线方面具有较好的应用前景。
2026年03期 v.42;No.223 158-165页 [查看摘要][在线阅读][下载 1966K] - 樊家乐;薛斌;蒲明辉;
针对现有六维力传感器存在的灵敏度各向同性差、结构复杂等问题，提出了一种L型弹性梁电容式六维力传感器。在传统T型梁的基础上设计L型梁弹性体结构，采用对称布置的差动式变极距电容器来检测弹性体的位移，其中三组垂直布置的电容器测量水平方向位移，三组水平布置的电容器测量垂直方向位移。结合所设计的弹性体结构和电容器布置方式，从原理上分析与传感器灵敏度各向同性有关的结构参数，并将其作为优化设计变量；通过融合多物理场耦合仿真与粒子群优化算法，以归一化转换矩阵条件数最小化为优化目标，同时以分辨力达标作为初始设计指标，对弹性梁的结构参数进行全局优化，确定最优的结构参数。优化后的仿真结果表明，所设计的传感器归一化转换矩阵条件数为1.45,其中F_x、F_y、F_z、M_x、M_y、M_z方向的分辨力分别为0.014 8 N、0.016 9 N、0.035 2 N、0.000 8 N·m、0.000 9 N·m、0.000 8 N·m,精度为0.54%。实验标定结果显示传感器归一化转换矩阵条件数为1.98,各方向的分辨力分别为0.014 8 N、0.017 N、0.034 1 N、0.000 8 N·m、 0.000 9 N·m、0.000 9 N·m,精度为0.735%。
2026年03期 v.42;No.223 166-172页 [查看摘要][在线阅读][下载 1684K] - 廖乐康;金辽;严若鹏;
全平衡钢丝绳卷扬式垂直升船机的超大型化是提高升船机通过能力的必要举措。对于超大型全平衡钢丝绳卷扬式升船机，承船厢纵倾稳定性的设计与研究需要考虑提升钢丝绳数量多分布广和主提升机卷扬提升机数量较多的设备布置特点。基于上述设备布置特征，建立了承船厢纵倾稳定性的四吊点动力学模型，并提出了基于四吊点动力学模型的承船厢纵倾稳定性安全系数的半解析计算方法，为超大型全平衡钢丝绳卷扬式垂直升船机承船厢纵倾稳定性设计提供了依据。利用该文提出的承船厢纵倾稳定性安全系数计算方法，对亭子口升船机承船厢纵倾稳定性安全系数进行了计算，证明了该方法的有效性和合理性。实例分析表明，采用基于两吊点模型的计算方法用于超大型升船机承船厢纵倾稳定计算时偏于保守；在主提升机纵向吊点中心距和提升绳悬吊总刚度等参数不变的条件下，基于分散悬吊的承船厢四点悬吊系统比相对集中的两点悬吊系统具有更强的纵倾稳定性。
2026年03期 v.42;No.223 173-180页 [查看摘要][在线阅读][下载 1735K] - 赵国强;张华清;鲍久圣;颉浩浩;胡德平;阴妍;朱晨钟;张磊;
矿用自卸车作为露天矿山的主要运输装备，目前正朝着纯电动的方向发展，但单一动力电池驱动系统难以满足重型矿卡在重载爬坡、长下坡制动等极端工况下的动力供给及能量回收要求。为解决上述问题，文中基于徐工集团ZNK95型纯电动矿用自卸车，提出了一种新型分布式动力电池-超级电容混合动力系统(以下简称分布式电池-电容混动系统),为其设计控制策略并通过仿真试验进行了分析与验证。首先，针对露天矿运输工况及矿用自卸车结构特点，设计了分布式电池-超级电容混动系统的基本结构及多种工作模式，基于所提拟实现的性能指标进行了混动系统的参数匹配；其次，根据整车控制目标，确定了混动系统在不同工作模式下的模式切换及功率分配方案；然后，通过Cruise-Simulink软件开展联合仿真，完成了系统有效性验证。结果表明：相比于原纯电池驱动系统，分布式电池-超级电容混动系统的满载最大爬坡度、最高车速分别提高了42.16%与16.84%,而0～30 km/h加速时间、全程折合电耗则分别降低了66.37%与24.58%;同时，动力电池组、超级电容以及轮边电机的工作特性均表现良好，整车的动力性与经济性得到了大幅提升。
2026年03期 v.42;No.223 181-193页 [查看摘要][在线阅读][下载 2973K] - 冯春宇;张家龙;刘岳龙;兰洪强;刘文超;杨双庆;
本文通过实验、仿真以及试验验证相结合的方式探究175 MPa弹簧蓄能密封圈在-46～180℃下的密封性能并成功研制，具有广泛的应用前景。首先通过压缩试验确定密封件材料(10C-PTFE)在不同温度下的材料参数，然后通过数值仿真分析支撑环角度、内唇口和外唇口过盈量以及唇后角对密封性能的影响。研究结果表明：支撑环角度在20°～40°时，密封可靠性随着角度增大而增大，180℃下内唇口最大接触应力在40°时为175.317 MPa;内、外唇口过盈量和唇后角的增加在提高接触应力的同时也会增大其等效应力，保证接触应力大于175 MPa且等效应力小于其屈服强度的条件下，内、外唇口过盈量分别为0.25 mm与0.2 mm,内、外唇后角分别为9°和11°。基于本研究制作了节流油嘴的弹簧蓄能密封件，在175 MPa水压工装试验中，15 min压降为0.46 MPa;在17 5MPa节流油嘴气密封试验中，20℃下压降为0.13 MPa, 180℃下压降为0.27 MPa,-46℃下压降为0.87 MPa。
2026年03期 v.42;No.223 194-201页 [查看摘要][在线阅读][下载 2483K] - 汪泉;王晓迪;左明浩;倪杨;
随着风力机向高效率、大功率的方向发展，如何进一步提升叶片的气动性能成为研究的关键问题。目前风力机叶片翼型与涡流发生器采用相互独立的参数设计方法，其风力机叶片在加装涡流发生器后难以达到最佳的气动性能。提出了一种风力机翼型与涡流发生器一体化优化设计方法，首先利用灵敏度分析方法研究涡流发生器参数变化对翼型气动性能的影响，涡流发生器参数敏感程度排序依次为相对安装位置、安装角度、相对尾缘高度和相对底面长度；其次，采用B样条函数来表达DU97W300翼型的几何轮廓，并以该翼型加装涡流发生器后的最大升力系数与最大升阻比为目标函数建立优化数学模型，将Matlab软件与改进的XFOILVG软件结合，进行一体化设计与优化，以获得最优的新翼型廓线与涡流发生器参数组合，实现气动性能的提升。优化结果表明：与原始翼型上加装涡流发生器相比，一体优化后的组合在0°～24°攻角范围内的平均升阻比提升了16.79%,且最大升力系数也提升了18.26%。此研究对风力机翼型与涡流发生器的一体化设计应用提供了参考与借鉴。
2026年03期 v.42;No.223 202-209页 [查看摘要][在线阅读][下载 1933K] - 胡绪志;肖建辉;钟菊;侯嘉怡;
当五相永磁辅助同步磁阻电机出现开路故障时，提供最大转矩的最优相位超前角公式将会变得十分复杂，这使得五相永磁辅助同步磁阻电机容错控制的实现变得尤为困难。为此，提出一种五相永磁辅助同步磁阻电机开路故障容错控制方案。首先，将不同开路故障工况下的电机系统进行建模分析。然后，将相电流的幅值限制在一个允许的范围内，以减小磁饱和现象，从而得到能够在故障工况下持续运行的电机稳定状态。在考虑电流幅值限制时，通过剩余健康相电流平衡条件推导得到剩余的相电流。接着，提出不同的最优相位超前角控制策略来实现最大化的电机转矩输出。最后，通过有限元仿真验证和搭建五相永磁辅助同步磁阻电机样机平台对所提方案进行验证。结果表明，所提方案可在不同的开路故障工况下将剩余健康相的相电流控制在150%额定值的范围内，且剩余健康相的相电流保持平衡状态。此外，最优相位超前角控制策略也进一步提高了开路故障工况下的电机最大输出转矩。与五相电机解耦矢量容错控制方案和模型预测转矩容错控制方案相比，所提容错控制方案可以实现更大的平均输出转矩和较小的转矩纹波。
2026年03期 v.42;No.223 210-218页 [查看摘要][在线阅读][下载 2222K] - 毛娅;刘佳微;
干燥对象的流动特性是影响内置热管流化床干燥器干燥性能的重要因素之一，该特性越好，物料与热管接触越充分，传热效率越高，干燥性能就越强。本文研究了含水量为11%的褐煤在内置热管流化床干燥时的流动特性。考虑颗粒间碰撞和颗粒与壁面碰撞，探究不同初始料层高度、热管横向中心距、风速对流动特性的影响规律。利用Fluent软件，采用欧拉双流体模型，并结合颗粒动力学理论，对内置热管流化床干燥器的流动特性及其影响因素进行三维数值模拟。以内置热管流化床干燥器中间平面上3个均布区域的平均固相体积分数为评价指标，得到不同影响因素下3个均布区域的平均固相体积分数在不同时刻的变化曲线，发现初始料层高度越大，过渡区平均固相体积分数越小，其余区域平均固相体积分数越大；热管横向中心距越大，各区域平均固相体积分数越大；风速增大，稀相区平均固相体积分数增加，其余区域平均固相体积分数减小，但整体物料分布均匀性显著提升。其中风速对流动特性影响最大。
2026年03期 v.42;No.223 219-226页 [查看摘要][在线阅读][下载 2601K] - 魏圣坤;张远辉;
在双碳背景下，电动化是挖掘机未来发展的必然趋势。然而，液压挖掘机由于势能损耗而能效低的问题仍然面临挑战。针对电动挖掘机动臂势能损耗严重的问题，在现有电驱负载敏感(ELS)挖掘机系统的基础上进行改造，即增加一套能量再生装置，提出一种混合动力负载敏感(HLS)系统。该系统保留了负载敏感(LS)控制方式，在回收势能的同时优先实现势能直接再生，并且还能将多余的势能回收到电池。分别设计模式判断控制器，马达排量控制器和离合器转矩控制器。在AMESim软件中建立ELS系统仿真模型，并进行模型验证。建立HLS系统仿真模型，对比ELS和HLS两种系统的运动特性和能耗特性。结果表明：所提出的HLS系统在整个运动过程能够保持与ELS系统几乎一致的运动控制性能，并且节能效果显著。动臂超越模式下，LS泵提供的能量降低了21.3%。整个运动过程中，电池能耗降低了47.8%。所提出的HLS系统适用于装载机、叉车和起重机等存在大量可回收势能的电动工程机械，是制造商容易接受的一种工程机械电动化驱动方案。
2026年03期 v.42;No.223 227-232页 [查看摘要][在线阅读][下载 1844K] - 沈峥;陈维;王斐;赵章焰;
在特种设备操作考试中，为提升评判的客观性与监考的智能化水平，无人化监考系统正逐步应用于叉车实操场景。针对该类系统对车轮位置与车道线精确识别的需求，提出一种融合目标检测与语义分割的视觉识别方法，通过分阶段处理策略，结合目标检测快速定位能力和语义分割精细识别优势，实现车轮位置与车道线的高精度识别。该方法采用YOLOv8n模型实现叉车位置的快速检测，以保障系统实时响应能力。同时引入优化的DeepLabv3+模型进行车道线分割，其主干网络采用MobileNetv3模块，减少模型参数量与计算开销，并引入卷积块注意力模块(CBAM)以增强对关键区域的感知能力。在分割头中融合空洞非对称卷积块-空洞空间金字塔池化(AACB-ASPP)与多级特征融合模块(MFFM),提升对多尺度目标与细节的表达能力。实验结果表明，该方法在验证集上达到84.29%的平均交并比(mIoU)和90.45%的平均像素准确率(mPA),较基线模型分别提升2.09%和3.10%。所提方法具备部署灵活、维护简便的优势，可为叉车考试中的无人化智能监考系统提供高效、可靠的视觉识别支持，具有广泛应用潜力。
2026年03期 v.42;No.223 233-240页 [查看摘要][在线阅读][下载 1823K] - 孙建睿;常思铭;宝秋实;郭啸天;包紫扬;
本文针对锦华铁路沿线混凝土构筑物维修中存在的问题，设计了一种集成搅拌、原料供给及泵送系统的轨道免基础移动式混凝土搅拌站。针对该装备，建立了搅拌站多体动力学模型，并根据国标分析了搅拌站在空载、物料满载、物料重心偏向砂子和物料重心偏向石料的四个工况下，分别以极限速度通过大半径曲线及小半径曲线时的脱轨系数和轮轴横向力等动力学指标，从而得出车辆运行速度及物料装卸方案。试验结果可知，移动式混凝土搅拌站通过曲线轨道时，轮重减载率与轮轴横向力为限速主因。骨料车物料配比未满载时，若砂子与石料质量差在10 t以上，则车辆极限速度降低明显。从而得出了如下结论：移动式混凝土搅拌站通过小半径曲线时建议限速28 km/h;通过大半径曲线时速度不超过55 km/h。在装卸物料时，应当控制石料与砂子重量差小于10 t,尽量均匀装卸各仓的物料；在卸载物料时，车头质量较大时应优先启用靠近车头的一个砂料口及靠近重心的两个石料口，车尾质量较大时则优先启用靠近重心的一个砂料口及靠近车尾的两个石料口。
2026年03期 v.42;No.223 241-246页 [查看摘要][在线阅读][下载 1370K] - 杨辛未;张帅;陈洪月;孟祥瑞;刘先阳;陈洪岩;
为了研究一款新型巷道线缆敷设车在不同方向的行驶性能，本文以我国某矿4煤底板为背景，利用Pro/E软件构建三维模型，并采用RecurDyn构建了巷道内不同地形条件下线缆敷设辅助工程车的多体动力学模型，分析了巷道线缆敷设辅助工程车不同地形条件下的俯仰角、偏移量、滑移率、驱动轮转矩以及速度和加速度等性能参数。结果表明：在不同地形条件下，车辆的俯仰角变化与坡度角相近，在x轴上右侧偏移量大，主要倾向于右侧行驶，导致驱动轮转矩大小不同；在z轴上，负重轮组对履带施加的周期性垂直压力使履带与泥质岩底板产生接触变形。随着坡度角增大，滑移率虽不断变大，但平均滑移率仅为16%,表明车辆行驶性能良好，能适应巷道地形。在启动和坡度变化时，驱动轮转矩变化较大，当牵引力小于地面最大附着力时，牵引效能增强，可有效抑制滑移现象。在y轴上，加速状态下车辆速度波动范围较大，坡度越大，受到的冲击和震动越严重，而履带张紧力能够缓冲行进过程中的震动和冲击；在z轴上，启动和爬坡时车辆需要较大力矩，会产生震动和冲击，但整体行驶具有较强的平稳性。本研究通过仿真复杂地形，复现了实际工况，为仿真图像提供了依据，并且通过实验对仿真进行验证，证明了仿真的合理性。可以为新型巷道线缆敷设车的可靠性与疲劳寿命预测提供理论依据。
2026年03期 v.42;No.223 247-254页 [查看摘要][在线阅读][下载 2071K] - 王纪琳;高常青;刘焕友;张宇;杨波;
针对在产品设计过程中将技术冲突描述为通用工程参数时主要依靠设计人员的经验、智能化程度较低等问题，本文提出了一种基于词向量模型(Word2Vec)和词频-逆文档频率(TF-IDF)的技术冲突识别方法。首先，对冲突描述和通用工程参数进行数据处理，得到冲突和工程参数的关键词特征；然后，再通过Word2Vec和TF-IDF进行关键词的量化表示；随后，基于关键词特征，将词向量相似度与字符级相似度结合，对技术冲突描述和通用工程参数的相似度值进行有效计算，根据相似度值确定技术冲突所对应的通用工程参数；最后，利用TRIZ工具对冲突进行求解。以剪叉式升降平台为工程实例，验证所提方法的有效性。
2026年03期 v.42;No.223 255-263页 [查看摘要][在线阅读][下载 1890K] - 汪洋;焦彪彪;郭书恒;钱明;张学萍;
随着管道铺设长度和使用年限的日益增长，在环境腐蚀和意外损伤的多重压力下，管道泄漏时有发生，因此利用管道机器人对管道进行检查和维护十分必要。然而管道内部空间有限且几何尺寸约束明显，为了进一步提升机器人的管道适应能力，设计了一种具备通过小曲率弯管的管道机器人。基于坐标旋转法，分析管道机器人过小曲率弯管时的姿态调整与运动状态变化；基于机械系统动力学仿真，分析管道机器人过小曲率弯管时各驱动轮的受力变化和运动速度变化。分析发现机器人通过小曲率弯管时，其上驱动轮质心的运动速度变化趋势与下驱动轮速度变化趋势大体相反。下驱动轮质心运动速度总体上先增大后减小，而上驱动轮质心运动速度则是先减小后增大。前驱动模块两个驱动轮与管壁的接触力先减小后增大，然后再减小，随后增大并逐渐达到稳态；后驱动模块驱动轮的接触力先发生小幅度波动，然后在舵机的姿态调节下先减小后增大。为管道机器人的结构设计与其在小曲率弯管的通过性分析提供参考。
2026年03期 v.42;No.223 264-268页 [查看摘要][在线阅读][下载 1584K] - 冉雪涛;吴怀超;侯刚;王佩瑾;曹明远;朱彬;李雪梅;刘会勇;
由于空间布局的限制，传统的大型液压作动系统很难满足在狭窄空间内使用，为满足作动系统的微型化及轻量化需求，将溢流平衡阀用于电液作动器(EHA)中，代替其中的溢流阀及单向阀，可减少系统质量并实现节能减排。基于EHA用溢流平衡阀结构原理及泵控对称缸回路分析，阐明了EHA作动器对称缸工作过程；建立了溢流平衡阀应用在EHA液压回路中的AMESim仿真模型；主要分析了溢流平衡阀主阀芯直径、阀芯弹簧刚度、控制阀芯直径对作动器输出力脉动的影响。研究结果表明：溢流平衡阀主阀芯直径增大，作动器输出力波动有减小趋势；弹簧刚度增大，力输出波动有先减小后增大趋势；控制阀芯增大，作动器力波动有增大趋势；针对作动器输出力脉动较大问题，以最小输出脉动力为目标，采用响应面法对溢流平衡阀参数进行优化，优化后的输出力脉动下降了17.77%,提高了EHA溢流平衡阀参数的合理性。
2026年03期 v.42;No.223 269-275页 [查看摘要][在线阅读][下载 1975K] - 黄勇;吴泽启;
叠片联轴器作为驱动端到负载端扭矩传递的关键部件，其扭转刚度被视为调控系统振幅与避免共振的核心参数，若出现扭转刚度不足现象，则会导致轴系低阶共振频率增加的风险。为掌握联轴器扭转刚度的变化规律，有效降低系统的共振概率，本文首先建立了联轴器准静态三维扭转刚度有限元模型，并通过对比制造商技术参数验证了有限元模型的准确性，随后探究了间隔套厚度、倾斜角度与过盈量对联轴器扭转刚度的影响规律；最后利用NSGA-Ⅱ算法对联轴器结构-装配参数进行了优化研究。研究结果表明：随着间隔套厚度和过盈量的增加，联轴器的扭转刚度呈上升趋势，且刚度非线性特性越强；倾斜角度的减少会诱导扭转刚度和力矩之间的函数关系向幂指数发展；优化后，联轴器的扭转刚度增加了47.8%,且层叠应力仅增加了2.7%,在保证联轴器整体寿命的前提下，降低了系统低阶共振的概率。本文研究结论可以为后续工程中联轴器的结构-配合参数设计提供有力的理论支持，从而更好地抑制传动系统的振动幅值，减少甚至规避共振现象。
2026年03期 v.42;No.223 276-283页 [查看摘要][在线阅读][下载 2126K] - 李骏;郭举;刘森海;关永学;程贤福;徐莉;
随着新能源汽车的快速发展和普及，针对其高压电系统碰撞安全性研究的重要性日益凸显。电动压缩机作为新能源汽车高压电系统的关键部件，研究其在碰撞工况下的电安全性能尤为重要。本文基于新能源汽车高压电系统在正面碰撞工况下其电动压缩机可能遭受的典型挤压外载，通过挤压试验详细研究了电动压缩机的电安全挤压失效特性，并在ANSA软件中建立等效实体挤压仿真模型，在LS-DYNA软件中进行仿真分析，然后进行挤压仿真与试验对标。研究结果表明：在试验和仿真的挤压过程中，挤压前期，挤压力快速增大，线束集成板端的壳体逐渐发生细微破裂；挤压中期，挤压力波动式增大，当挤压力达到约218 000 N,位移约9.3～9.4 mm时，电动压缩机线束集成板端壳体的破裂宽度超过12 mm,电安全失效；挤压后期，挤压力波动式减小，线束集成板端的壳体破裂掉落，内部的电路系统露出。电动压缩机等效实体挤压仿真模型的仿真结果与试验结果基本一致，仿真模型可以准确预测电动压缩机在挤压工况下的电安全失效风险。研究结果对新能源汽车电动压缩机的电安全评估和安全防护设计提供了参考。
2026年03期 v.42;No.223 284-290页 [查看摘要][在线阅读][下载 1684K] - 程稳正;郭强强;周文件;徐京涛;陈禹竹;余小巧;
第三代轮毂轴承因装配便利性和高效生产率得到广泛应用，但其间隙配合设计易引发转向异响问题，影响驾驶体验和舒适性。本文针对某车型偶发性转向异响问题，旨在揭示异响产生的根本原因，并提出解决方案。首先，通过台架试验和有限元仿真手段查明异响根源：由于轮毂轴承和转向节装配孔的公差间隙过小，在外载作用下受力变形后发生干涉；其次，通过调整轮毂轴承外径尺寸，模拟不同初始间隙条件下的干涉情况，发现当初始间隙减小至0.04 mm时发生干涉，当初始间隙达到0.06 mm以上时不会发生干涉。进一步的概率分布计算表明，在现有公差定义下，间隙小于0.06 mm的概率为0.29%(2 940例/百万),与实际市场反馈结果(2 244例/百万)基本一致。这表明传统公差理论校核方法存在局限性，未能充分考虑动态载荷作用下结构变形的影响；最后，通过概率分布理论计算，确定将轮毂轴承外径减小0.1 mm,使问题发生频次由2 940例/百万降低至3例/百万，问题整改后的一年内未见异响问题反馈，短周期、低成本地解决了异响问题。
2026年03期 v.42;No.223 291-298页 [查看摘要][在线阅读][下载 1723K] - 雷鹏;黄国鹏;王兵;欧欣然;逯万春;
针对摩托车右主脚蹬在高速段的振动剧烈而导致其振动舒适性较差问题，提出混合传递路径分析(Hybrid Transfer Path Analysis, HTPA)法，对摩托车右主脚蹬进行传递路径分析及振动控制研究。构建以摩托车悬挂点为输入点，以右主脚蹬为响应点的振动传递路径分析模型，将模型振动特性拟合结果与实测结果进行对比，验证模型的可靠性。对右主脚蹬的传递路径进行贡献量分析及路径问题识别，明确对其振动剧烈起主导作用的路径。通过对主要路径的工作载荷和传递函数特性进行进一步的分析，确定引起右主脚蹬振动的关键路径。基于分析结果，采取减小右后悬挂和右上悬挂刚度的路径优化方案，并对优化前后的实车进行测试对比分析。结果表明：振动路径优化后，右主脚蹬三个方向在振动剧烈点的振幅均有不同程度的降低，其中，X向的衰减幅度为25%,Y向的衰减幅度为33.3%,Z向的衰减幅度为21.2%。以上数据表明：路径优化方案可以有效地降低摩托车右主脚蹬的振动，为整车的振动控制提供工程决策依据。
2026年03期 v.42;No.223 299-305页 [查看摘要][在线阅读][下载 1988K] - 董强兵;唐成生;杨进;张笃超;
机场行李托盘式分拣机是整个机场行李处理系统的重要组成部分，是对行李进行分拣处理的核心装置，其运载小车的铰接偏心轴设计与性能优化直接影响系统稳定性与寿命。对分拣机运载小车铰接偏心轴工程应用进行理论设计与校核，本研究通过动力学仿真与有限元分析，探讨了偏心轴正、负偏心安装方式对系统能耗、运行稳定性及偏心轴疲劳寿命的影响。基于三维仿真模型，模拟了运载小车在圆形轨道布局下的运动特性，分析了偏心轴在动态载荷下的应力分布及疲劳损坏百分比。研究结果表明：偏心轴正偏心安装时系统平均能耗较低，但偏心轴径向拉力波动频繁，运行平稳性较差，疲劳损伤百分比达0.48%;而负偏心安装可以显著降低载荷波动，最大应力虽增至32.84 MPa,但疲劳损伤百分比仅为0.016 5%,使用寿命显著延长。从而得出结论：在弯道较多的环形轨道布局中优先采用负偏心安装，可兼顾低疲劳损伤与高运行稳定性。通过数值仿真研究，为机场行李分拣系统的优化设计提供了理论依据与工程参考，对于工程施工及应用具有重要指导意义。
2026年03期 v.42;No.223 306-311页 [查看摘要][在线阅读][下载 2009K] - 王云飞;吕文涛;于献榕;
发电机组做测试时，常用的负载设备是水电阻或干式负载箱。水电阻虽然具有连续可调、价格低廉、静音环保等优势，但是在功率调节范围和控制精度上远逊于干式负载箱，因此干式负载箱占据了绝大部分市场。如果能在保持水电阻主要优点的同时，提高其功率调节范围和控制精度，就有望实现对干式负载箱的部分替代，降低发电机组测试工作的成本。针对以上问题，设计了一种新型的水电阻，其工作原理是：极板浸入水中不动并相互平行；绝缘板遮挡极板之间的水并转动，从而改变极板之间的电阻；水被发电机组的电流加热至沸腾，通过蒸发进行散热。设计方法如下：根据工作原理得出设计约束；根据设计约束选定材料、结构和安装方式；采用小型样机试验得到合适的极板间距；通过理论计算得到绝缘板半径；通过理论推导和模型仿真分析阻值调节的线性度。制作了一台100 kW样机并进行通电试验，结果表明：该水电阻的电流与绝缘板的转动角度基本成正比关系，功率调节范围达到6～100%,功率误差小于3%,最小功率到最大功率的耗时约为18 s,满足发电机组的试验要求。
2026年03期 v.42;No.223 312-318页 [查看摘要][在线阅读][下载 1795K] - 刘治翔;陈哲;谢苗;王帅;
我国井工矿占比88%,掘进机因铲装机构缺陷导致效率低、智能化不足。对此，研发新型全断面铲板是复杂地质条件下实现安全、高效、智能化掘进迫切需要解决的难题。本研究利用EDEM仿真技术，对新型全断面铲板的星轮及辅助星盘装载机构在实际装煤工况下的性能进行验证。首先基于动力学理论，深入探究了不同星轮转速对装载效率的影响。其次建立了全断面铲装机构在静止装煤工况下的重构模型，该模型包括星轮及辅助星盘、煤岩料堆及煤壁等关键组件，充分考虑了掘锚护一体机的实际工作环境，并通过煤岩料堆动态轮廓变化与流动性特征的耦合分析，揭示了新型装载机构结构参数与装载性能之间的作用机制。最后，对新型全断面铲板和传统铲板进行装载性能数值模拟研究。根据装载过程中的不同工况，划分了多种装载场景，并系统对比分析了不同星轮转速对装载性能的影响。全断面铲板在四种工况下的研究结果如下：落煤工况中，不同星轮转速对相同铲板的装载质量m和效率Q影响微小，全断面铲板整体性能约为传统铲板4.45倍；静止工况下，星轮转速提升至50 r/min时，全断面铲板装载质量和效率均略有降低，整体性能约为传统铲板的4.7倍；运动工况下，星轮转速提升至50 r/min时，全断面铲板装载质量和效率均增长约70%,整体性能约为传统铲板的2.3倍；满载工况中，星轮转速提升至50 r/min时，全断面铲板装载质量和效率均增长约40%,整体性能约为传统铲板的1.8倍。数据表明全断面铲板具有较好的性能优势。
2026年03期 v.42;No.223 319-328页 [查看摘要][在线阅读][下载 2925K] - 陈权;王云霞;王祖进;
针对自动扶梯梳齿板断齿缺陷与异物侵入场景检测方法中存在的微小目标尺度识别困难、复杂遮挡干扰及高漏检率等问题，提出一种基于改进YOLOv10n架构的小目标检测算法YOLOv10n-AE。在YOLOv10n算法基础上，引入具有多尺度特征提取能力的小波变换卷积(WTConv)优化的C2f模块，以扩展模型感受野；构建融合高效层聚合网络(ELAN)注意力机制的空间金字塔池化与高效层聚合网络(SPPELAN),提升微小断齿轮廓及异物的定位精度。为进一步解决多目标遮挡场景中的特征混淆问题，设计基于重参数广义特征金字塔网络(RepGFPN)重构颈部结构来优化遮挡区域的判别鲁棒性。实验结果显示，在自建的自动扶梯梳齿板断齿缺陷与异物数据集上，经过改进后的模型精度(P)达到了82%,且平均精度均值(mAP@0.5)提升至82.6%;相较于基准模型，其模型检测精度提升了2.1%,而mAP@0.5提升了4.2%。改进后的YOLOv10n-AE模型在保证运行速度的同时，综合检测精度得到显著提升，减少了漏检和误检现象，且满足对自动扶梯梳齿板异常状态的实时检测要求，为特种设备安全检测提供了兼具高精度与实时性的解决方案。
2026年03期 v.42;No.223 329-338页 [查看摘要][在线阅读][下载 2156K] - 马修泉;兰贵星;谢苗;李博;苗茺;泰昊;
在矿山开采中，截齿磨损预测意义重大，然而现有物理模型难以全面考量复杂因素及其相互作用，数据驱动模型精度受到数据质量的影响，为此，提出了一种结合数据驱动与物理模型的高斯过程模型(GPM),以提升截齿磨损预测精度与可解释性并降低对数据的依赖；首先建立截齿力学模型，然后基于损伤叠加原理，构建包含滑动摩擦、冲击、磨料、疲劳磨损等多种磨损机制的非线性耦合模型，并考虑热-力与磨损-几何耦合效应，引入GPM将磨损机理分解为确定性物理项与随机潜在项，开发物理信息协方差函数，通过三种不同工况实验采集数据并进行多维度特征提取，选用Matern核、复合核等建模未知输入，与支持向量回归、分类与回归树、神经网络等传统模型对比；结果显示GPM在三种工况下平均绝对误差为1.49～3.23、均方根误差为2.25～4.35、平均绝对标度误差低于10%,预测精度显著更优，其通过高斯过程对未知参数概率建模，避免了传统物理模型的局限性，保留可解释性，在复杂工况下预测误差降低30%以上，降低了对海量数据的依赖，为矿山设备的磨损监测提供了新范式，未来可纳入更多因素进一步完善模型。
2026年03期 v.42;No.223 339-348页 [查看摘要][在线阅读][下载 2625K] - 杨芮;徐璋;柳平;邓涛;
以航空新型转缸式摆盘发动机适配的共轴高转矩永磁同步电机为研究对象，因其在高功率密度、高效率的运行条件下会同时受纵向空间限制，温升效应将加剧并直接影响系统性能与可靠性。为此，本文通过传热理论建模与多物理场耦合仿真，并对共轴式永磁同步电机冷却系统进行设计。首先，基于共轴式电机结合流道的散热量和阻力计算，设计不同尺寸的螺旋型与轴向Z字型流道，并通过仿真验证其在65℃、10 L/min的入口条件下流道压降是否符合设计要求；再对电机进行电磁仿真损耗分析，理论解析电机内部传热机制，并计算电机各表面的散热系数；接着基于传热学理论公式计算电机各部分等效热导率；最后构建两种冷却结构的电磁-热耦合模型进行Maxwell-Fluent联合仿真，并对电机各部件温度和冷却液流速的仿真结果进行了对比分析。结果表明，螺旋型和轴向Z字型水道均满足系统压降设计要求，但轴向Z字型流道在永磁体、定转子铁芯和绕组温度等方面的冷却效果均优于螺旋型流道，能够更有效地提升电机的散热能力，故选取轴向Z字型冷却水道作为共轴式永磁同步电机冷却系统的最终构型。
2026年03期 v.42;No.223 349-356页 [查看摘要][在线阅读][下载 1793K] - 张谦;孟月霞;夏娟;
柔顺恒定扭矩机构是一种能够在机构旋转范围内提供稳定输出扭矩的机构，但传统机构因工作行程不足而导致应用受限问题，文中设计了一种基于二次贝塞尔弯曲梁的单级大行程柔顺恒定扭矩机构，扩大了该种机构在各种应用领域中的适用性。本文首先分析并确立了构成扭矩机构的三条贝塞尔弯曲梁中心对称式总体设计方案；然后通过链式梁约束模型求取恒定扭矩机构设计过程中旋转角度和扭矩的函数关系，实现机构精度和效率的良好平衡；随后利用非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)开展机构的最优化设计工作，并通过Matlab软件进行65代演变后得到机构各项设计变量的最优解。文中还开展了基于有限元分析的模拟仿真以及基于一台实验样机的性能测试，结果表明：所设计的柔顺恒定扭矩机构工作行程达到了80°,优于传统机构(一般为60°左右)。最后还使用疲劳试验装置对扭矩机构试验样机开展了循环疲劳测试，测试结果显示经过10 000次疲劳测试后试验样机的输出扭矩仅降低1.7%,进一步验证了所设计机构工作性能的稳定性。
2026年03期 v.42;No.223 357-364页 [查看摘要][在线阅读][下载 1878K] - 钟武昌;余荣;
针对现有车辆状态估计方法存在精度不高和车辆稳定性分析不足的问题，提出了一种融合改进卡尔曼滤波和李雅普诺夫间接法的车辆稳定性分析模型。首先，建立了非线性的车辆动力学模型，以及构建了基于魔术公式的车辆轮胎模型，以此精准地反映车辆运动状态。其次，提出了基于改进卡尔曼滤波的车辆状态估计方法，该方法结合噪声自适应机制、遗忘因子机制、萨维茨基-戈莱(SG)平滑滤波以及正定性判定准则，实现了对卡尔曼滤波噪声变化的快速响应能力，同时也有效抑制了噪声协方差估计的波动，从而提升了车辆状态估计精度。在此基础上，采用质心侧偏角和质心侧偏角速度构建相平面，利用李雅普诺夫间接法判定车辆行驶稳定性，以此提升车辆系统稳定性分析的能力。实验结果表明，与扩展卡尔曼滤波方法相比，本文提出的方法使车辆质心侧偏角的平均绝对误差(MAE)和均方根误差(RMSE)分别下降了34.35%和55.83%,为车辆稳定性提供有效的数据支持。
2026年03期 v.42;No.223 365-371页 [查看摘要][在线阅读][下载 1901K] - 陶磊;许孟辉;孙强;郭伟;赵燕乐;
分布式电驱动汽车因其动力性好、传动链短、传动效率高、控制精确等优点，逐渐成为电动汽车领域研究热点之一。针对目前分布式电驱动汽车控制策略单一的缺点，以分布式电驱动汽车为研究对象，重点开展了基于转矩优化分配的横摆稳定性控制策略研究。根据车辆动力学理论，建立了七自由度整车动力学模型，并在此基础上进行简化，建立车辆二自由度模型，将该二自由度模型作为预测模型，获得车辆理想状态参数。接着，基于直接横摆力矩控制方法，设计分层控制策略。在上层运动控制器中，完成对车辆侧向稳定性控制器的顶层设计，利用模型预测控制算法得到车辆侧向稳定性控制所需的附加横摆力矩。在下层转矩分配中建立表征驱动系统能耗经济性、车辆行驶安全性和操纵稳定性的目标函数，使用模糊控制算法对三个目标优化函数进行权重系数分配，并采用二次规划优化算法对车轮转矩进行优化分配。进行典型仿真工况实验，验证了多目标转矩优化分配的控制策略更具有优势，可以提高行驶稳定性、安全性同时兼顾能耗最优。
2026年03期 v.42;No.223 372-378页 [查看摘要][在线阅读][下载 1732K] - 何伟东;邢田;蒋玉明;
门盖是车身开闭系统的重要覆盖件，其装配质量直接影响整车外观匹配、开闭性能及使用品质。随着门盖装配由人工调整向自动化协同装配转变，异构机器人之间的坐标系差异与位姿传递误差逐渐成为影响装配质量的重要因素。面向主机厂焊装车间异构机器人协同装配需求，对门盖位姿修正方法进行研究。通过分析异构机器人之间坐标系与表达姿态之间的差异，建立公共参考坐标系下的位姿转换关系；结合齐次变换矩阵构建门盖六自由度位姿偏差模型，求解位姿修正量，并将其映射至装配机器人坐标系，实现门盖装配位姿修正。最后通过以某车型后侧门装配过程为例开展实验验证，并对位姿修正前后的六自由度位姿误差及关键测点处的间隙与面差结果进行对比分析。实验结果表明，所提门盖位姿修正方法在x、y、z三轴方向的误差可控制在0.3 mm内，A、B、R三个方向误差可控制在0.2°内，具有较好的修正效果。门盖装配的间隙与面差补偿量控制在1 mm左右，证明门盖位姿修正及目标位姿传递方法的有效性。
2026年03期 v.42;No.223 379-384页 [查看摘要][在线阅读][下载 1470K] -
<正>上海交通大学设计专业成立于1986年,是中国较早成立的设计学科之一。自钱学森学长提出发展工业设计倡议以来,学科建设得到了稳步推进,1999年开始招收研究生,与上海全球科创中心和“设计之都”建设同频共振,2017年成立设计学院,入选“创新设计”国家双一流学科群,2018年获批设计学一级学科博士点。
2026年03期 v.42;No.223 385页 [查看摘要][在线阅读][下载 681K] 下载本期数据