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2026年05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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综述 | PDC 钻头国内外研究的文献计量与可视化分析

综述 | PDC 钻头国内外研究的文献计量与可视化分析

摘要:为探究 PDC 钻头在国内外的研究动态,本文运用 CiteSpace 对 2000—2024 年 Web of Science (WOS)与中国知网（CNKI）中的相关文献展开计量与可视化分析。研究发现,近年来国内外对 PDC 钻头的关注度呈上升趋势,国内研究在发文量、核心机构与作者贡献等方面处于领先地位,且机械钻速、数值模拟、破岩效率等是现今的研究热点。本文研究重点聚焦于 PDC 钻头的应用与发展,借助室内试验、现场试验和数值模拟等手段,深入研究破岩机理、力学计算、振动与横向运动,并优化钻头布齿参数和水力结构,可为钻井工程作业提供理论依据与工程实践支撑。但目前存在特定领域研究集中、材料技术发展受限、实际应用适应性不足等问题。PDC 钻头技术若能取得整体突破,将提升其在复杂地质条件下的性能,为油气田开发和煤矿打孔作业带来有力技术支撑。
设计与研究 | 面向创新设计的跨领域知识检索方法与系统

设计与研究 | 面向创新设计的跨领域知识检索方法与系统

摘要：针对现有蕴含跨领域关联训练数据稀缺和单一文本向量难以满足跨领域语义检索的问题，本文提出一种基于大语言模型（Large Language Model，LLM）的跨领域关联数据生成方法和支持跨领域知识迁移的并行语义检索模型（Parallel Semantic Retrieval Model，PSRD）。通过提示词引导LLM生成跨领域关联标注样本，并利用bge-base-zh模型计算语义相似度并筛选关联标注样本，使用跨领域关联数据生成方法生成的数据集训练PSRD模型。根据在自建数据集上进行对比实验和消融实验，验证了本文所提跨领域关联数据生成方法与PSRD模型在跨领域知识检索中的有效性。开发了一种计算机辅助跨领域知识迁移创新语义检索系统，通过实例展示了系统的实用性。
设计与研究 | 光机系统散热结构多目标优化设计

设计与研究 | 光机系统散热结构多目标优化设计

摘要：光机系统散热性能直接影响系统的工作稳定性与整体性能。本文旨在提升光机系统的散热性能和结构可靠性，以降低最高温度和减小最大变形量为目标，对散热结构进行多目标优化设计。对原始和初步优化后的散热结构进行热-固耦合分析；提取初步优化后散热结构的设计参数，采用最佳空间填充设计法（Optimal Space-Filling Design，OSF）结合Kriging法构建响应面模型；运用多目标遗传算法（Multi-Objective Genetic Algorithm，MOGA）对响应面模型进行优化求解。最后对结构进行参数化重构和验证，结果表明：相较于原始结构，响应面优化后的散热结构最高温度降低了9.79%，最大变形量减少了28.3%，有效提升了光机系统的散热性能和结构可靠性。
设计与研究 | 风致吊载摆振下的起重机吊臂动力学特性研究

设计与研究 | 风致吊载摆振下的起重机吊臂动力学特性研究

摘要：以输电铁塔施工中使用的双吊臂桁架式滑移吊装装置为研究对象，针对风致吊载摆振可能引起的吊臂动态放大问题，建立风致摆动作用下的吊载动力模型，推导摆动频率与吊索长度关系，并获得吊索张力随时间变化的横向动力激励。基于 SolidWorks 建立吊臂三维模型，开展模态分析识别结构固有频率与主要振型；将风致摆动激励输入动力学模型，完成不同工况下吊臂的时程响应分析，评估风速、吊索长度等参数对结构动力性能的影响。结果表明，在典型风速范围内，吊臂动力响应频率始终由其低阶固有频率主导，吊索长度变化主要影响位移响应幅值，而不会改变动力响应频率特征。在本研究所涉及的工程参数范围内，风致吊载摆动难以激发吊臂结构显著共振，吊臂整体动力响应保持稳定。
交通工程技术 | 制动系统特性差异对重载货车常用制动性能影响分析

交通工程技术 | 制动系统特性差异对重载货车常用制动性能影响分析

摘要：车辆制动特性对长大重载列车运行安全影响显著，某新型漏斗货车在投入使用前的动态试验中发现，该车型制动性能偏弱，在单元万吨编组列车常用减压100 kPa制动停车工况下，列车在-12‰坡道上降速困难，制动距离过长，存在安全隐患。为提高新型漏斗货车的制动力、缩短列车制动距离，本文对该车型的制动缸压力及基础制动装置的制动倍率进行了优化分析，并借助纵向动力学模型对调整后制动系统的性能及列车制动距离进行了仿真计算，进而提出合理的参数优化建议。计算结果表明：提高制动缸压力可使新型漏斗车的闸瓦压力显著提升，在有效降低列车制动距离的同时，列车整体纵向冲动水平保持基本一致。后续考虑到新型漏斗车可能与C80车辆混编运营，不同车辆类型制动力差异可能引起较大的组合列车纵向冲动。通过计算单闸瓦压力，将新型漏斗车的制动倍率提高至5.4后，其单闸瓦压力与C80车辆基本一致。随着制动力的增强，新型漏斗列车的制动距离大幅缩短，且纵向冲动水平未明显增大，列车表现出良好的安全性。
交通工程技术 | 斜楔和减振弹簧参数对货运列车抗菱刚度影响研究

交通工程技术 | 斜楔和减振弹簧参数对货运列车抗菱刚度影响研究

摘要：为研究斜楔和减振弹簧系统对简统化转向架（无附加抗菱结构）抗菱刚度的影响，本文采用多体动力学方法建立了“侧架-斜楔-摇枕”系统的抗菱刚度仿真模型，模型包含1个摇枕刚体、2个侧架（左侧架、右侧架）刚体和4个斜楔刚体，共计31个自由度。为充分考虑斜楔几何特性对斜楔接触特性的影响，斜楔主副接触面被离散为441个接触点，独立计算各点接触特性。基于所建立的简统化转向架抗菱刚度仿真模型，研究了斜楔宽度、斜楔角度和减振弹簧刚度对抗菱刚度的影响规律以及不同组合参数下抗菱刚度变化情况。主要结论如下：（1）增加斜楔底角和宽度有利于提高抗菱刚度；（2）增加减振弹簧刚度有利于提高抗菱刚度；（3）对于简统化转向架，常用斜楔和减振弹簧参数对应的抗菱刚度变化范围为2～5 MN·m/rad。
交通工程技术 | 接触网绝缘子智能冲洗水炮设计与性能研究

交通工程技术 | 接触网绝缘子智能冲洗水炮设计与性能研究

摘要：为解决现有接触网绝缘子智能冲洗水炮在冲洗过程中存在的惯性大、精度低、刚度差等问题，设计了一种低惯量、高精度、高刚性并具备轻量化特点的智能水炮。结合智能冲洗过程原理和冲洗参数，分析了影响水炮精度的主要误差因素，优化了智能水炮的结构设计；利用 ANSYS 软件进行了受力分析与形变校核，获得了高压冲洗水柱反作用力引起的应力变化及其导致的定位误差影响；通过 ADAMS 软件对比分析了优化前后水炮的转动惯量对定位精度的影响；利用基于数据分析的动态前馈补偿控制方法优化了控制策略，进一步提高定位精度。最后，基于优化后的设计方案制作了样机，搭建了实验平台，通过实验分析，得到误差预测的曲线关系式，将其引入控制系统进行前馈补偿。实验结果表明：通过结构优化与结合前馈补偿的闭环控制，智能水炮定位精度可控制在 0.08° 以内，相比优化前的水炮精度提高了 0.42°，满足接触网绝缘子在 20 m 范围内的智能冲洗要求。
交通工程技术 | 减振需求下地铁小半径曲线段轨道扣件改造设计与性能评估

交通工程技术 | 减振需求下地铁小半径曲线段轨道扣件改造设计与性能评估

摘要：为控制城市轨道交通小半径曲线地段轮轨动力作用引发的环境振动与二次噪声，提升邻近敏感区域的舒适性，本文以某地铁线路半径350 m曲线地段为工程背景，提出将原单趾弹条扣件更换为ZK-1B型减振扣件的综合治理方案。通过分析该扣件“竖向低刚度垫层＋侧向弹性约束”的双刚度独立控制机制及其对小半径曲线的适应性，阐述了“四级预压刚度过渡”与“2‰轨面顺坡”相结合的轨道平顺衔接设计，制定了基于夜间天窗点的系统施工流程，包括无缝线路应力放散、模块化扣件更换等关键工序，并基于改造前后现场振动与噪声测试数据，对比分析隧道及建筑物室内响应，依据国家标准评价治理效果。研究结果表明：ZK-1B型扣件在有效隔离中高频振动的同时，其横向稳定性设计保障了小半径曲线行车安全，刚度与标高的双重过渡方案实现了轨道结构平顺衔接；夜间天窗点施工模式安全可行，实现了运营与改造的协同；改造后隧道及建筑物室内振动与噪声指标均满足2类区域限值要求。本研究形成了从减振设计、施工组织到效果评估的完整技术体系，为城市轨道交通类似敏感地段的振动治理提供了可推广的工程实践参考。
智能制造 | 基于分流损失 XGBoost 的齿轮泵故障智能识别方法研究

智能制造 | 基于分流损失 XGBoost 的齿轮泵故障智能识别方法研究

摘要：齿轮泵作为液压系统的基础元件，其工作状况将直接影响整个液压系统乃至设备的平稳运行和可持续生产。针对齿轮泵现场数据故障样本少，在故障智能识别训练过程中训练损失被简单负类的损失淹没导致模型精度不高的问题，提出了基于分流损失改进极端梯度提升算法（Extreme Gradient Boosting，XGBoost）的齿轮泵故障智能识别方法。使用交叉熵作为损失函数来度量分类任务的预测值与真值之间的差值，设计了分流损失通过调节加权因子动态缩放困难样本和简单样本的损失的比例，使模型更加关注困难样本，从而提高模型的性能，结合XGBoost作为底层分类器实现齿轮泵故障的智能诊断。搭建了齿轮泵轮齿故障实验台，通过对故障试验数据进行分析，并将论文提出的方法与卷积神经网络（Convolutional Neural Network，CNN）、SincNet等模型进行对比，结果表明使用分流损失XGBoost可有效提高齿轮泵故障识别的准确率。
智能制造 | 基于神经网络的混合模型控制器设计

智能制造 | 基于神经网络的混合模型控制器设计

摘要：本文设计了一种能够同时控制一阶模型、二阶模型以及纯滞后模型的神经网络混合模型控制器。该控制器通过在线采集比例-积分-微分（Proportional-Integral-Derivative，PID）控制器、分数阶控制器及内模控制器等3种系统原有基础控制器的输入输出数据，进行优化整合后，送入深层神经网络进行训练，形成混合模型控制器。MATLAB仿真表明：该控制器在控制一阶模型、二阶模型以及纯滞后3类结构与参数各异的被控模型时，在幅值为1的目标阶跃信号下，超调量最大为0.9%，调节时间最长为69.92 s、延迟时间最长为22.01 s，上升时间最长为39.03 s，在幅值为3的目标阶跃信号下，超调量最大为1.1%，调节时间最长为224.28 s，延迟时间最长为25.52 s，上升时间最长为110.91 s，使控制系统的输出在仅有较小波动的情况下，大幅提升系统响应与动态调节性能，并具备优良的多模型自适应控制能力。

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目录

综述 | PDC 钻头国内外研究的文献计量与可视化分析

综述 | PDC 钻头国内外研究的文献计量与可视化分析

设计与研究 | 面向创新设计的跨领域知识检索方法与系统

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设计与研究 | 光机系统散热结构多目标优化设计

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交通工程技术 | 制动系统特性差异对重载货车常用制动性能影响分析

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交通工程技术 | 接触网绝缘子智能冲洗水炮设计与性能研究

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智能制造 | 基于分流损失 XGBoost 的齿轮泵故障智能识别方法研究

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智能制造 | 基于神经网络的混合模型控制器设计

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综述 | PDC 钻头国内外研究的文献计量 与可视化分析

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