中国机械工程

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2026, 37(5): 0.

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基于物理信息神经网络的风电机组塔筒概率疲劳寿命预测方法

谢冰冰, 赵峰, 郭昕兴, 乔莉, 程思创, 刘晓辉, 张桐舟, 胡伟飞

2026, 37(5): 1017-1025. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.05.001

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针对风电机组塔筒传统疲劳设计采用确定性S-N曲线难以准确量化寿命分散性的问题，提出一种基于物理信息神经网络的概率疲劳寿命预测方法。通过将疲劳寿命分散性、单调性及非线性等物理先验知识嵌入神经网络，构建了可准确量化不确定性的概率预测模型。相比于传统方法，所提方法预测的归一化均方根误差（NRMSE）最多降低31.58%。基于IEC标准建立了16 MW风电机组仿真模型，通过Bladed软件获取塔筒载荷数据，结合风速分布、雨流计数与Miner准则实现了塔筒概率疲劳寿命预测。研究结果表明：所提方法有效表征了疲劳损伤概率特征，塔筒寿命随可靠度要求显著变化（从50%概率下83.3年缩短至99.9%概率下18.2年），为机组概率疲劳设计与安全评估提供了可靠依据。

复杂产品设计指标分解动态演化关联定量分析方法

张海柱, 陈向, 谷孙权, 黎荣, 朱学超, 马凯

2026, 37(5): 1026-1036. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.05.002

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针对复杂产品设计指标演化过程中的复杂相互作用关系往往会使模块设计参数被高估或低估而导致设计反复迭代的问题，提出一种定量分析设计指标动态演化过程中的相互作用关系的方法。首先，以设计结构矩阵为基础，结合回归分析和灰熵关联度计算方法构建了设计指标耦合关联强度的计算模型，定量分析了设计指标分解的多重耦合关系；然后，引入群落生态学理论，提出了基于Lotka-Volterra模型的设计指标分解动态演化关联定量分析方法，表征设计指标分解过程中的相互作用关系，通过融合设计指标分解的耦合关联与演化关联定量分析结果来实现复杂产品设计指标分解动态演化关联关系的定量分析；最后，以高速列车转向架轴重和制动能力指标分解为例，验证了所提方法的可行性和有效性。

盾构换刀机器人设计与应用

姜礼杰, 杨航, 韩冬, 孙颜明, 王一新, 吴乾坤, 贾连辉

2026, 37(5): 1037-1044. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.05.003

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针对盾构机施工过程中人工换刀劳动强度大、作业风险高、操作效率低等问题，提出了一种采用机器代人的换刀作业方案。设计了一种适于机器人操作的新型滚刀系统与高功率密度冗余自由度机器人机构；采用D-H参数法进行运动学建模，实现机器人位姿计算，通过快速扩展随机树（RRT）算法进行机器人换刀路径规划，实现运动过程避障路径计算，基于B样条曲线实现机器人关节运动轨迹计算；搭建了机器人换刀仿真分析平台，验证了所提方案的有效性；最后，搭建了换刀机器人试验台，构建了基于操作层、控制层、执行层的换刀机器人控制系统，通过参数标定、实验室和工程测试验证了换刀机器人系统设计方案的可行性。

基于蒙特卡罗减方差方法的图像传感器辐射屏蔽结构多目标优化设计

付昊成, 吴少伟, 姜潮

2026, 37(5): 1045-1053. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.05.004

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针对核辐射环境下图像传感器辐射屏蔽问题，提出基于蒙特卡罗（MC）减方差的辐射仿真方法和屏蔽结构多目标优化设计方法。根据中子和光子耦合输运原理构建图像传感器的多辐射源复合屏蔽模型，并针对其厚屏蔽微探测结构特征提出特征插值权窗MC减方差的屏蔽仿真方法，有效提高了其屏蔽仿真的计算效率与精度；通过将遗传算法与辐射屏蔽结构参数化几何建模结合，构建图像传感器的多目标优化设计方法，以获得体积、质量和剂量率参数下最优解并得到Pareto前沿的非劣解组合。数值实验验证了该图像传感器辐射屏蔽结构优化设计方法的有效性。

液压支架新型抗冲单元的拓扑设计及耐撞性研究

曾庆良, 李兆基, 齐国庆, 刘鹏, 万丽荣

2026, 37(5): 1054-1062. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.05.005

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为提高液压支架的抗冲击性能，基于本团队先前提出的量纲一参数支配薄壁结构耐撞性的特征趋势，选取双管结构和混合多胞截面的方式设计了一种新型抗冲单元，即窗型多胞结构（WMCS）。采用试验测试、仿真分析与理论预测相结合的方法系统地分析了不同截面形式下抗冲单元的耐撞性。研究结果表明，双管结构的内外轮廓形式和截面胞数影响着抗冲单元的变形模式。随着壁厚的增大，抗冲单元的总吸能和初始峰值压溃力均增大，其中初始峰值压溃力具有高敏感性。不同地，比吸能和压溃力效率先增大再减小。根据变形模式、力位移曲线以及耐撞性三者之间的最优交集，选取壁厚为5 mm的WMCS-C1作为抗冲单元。

模型驱动的小型模块化自然循环铅基快堆早期功能设计与验证

吴轩宇, 冯毅雄, 陈钊, 原伟铨, 段承杰, 洪龙庄, 张志峰, 谭建荣

2026, 37(5): 1063-1071. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.05.006

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传统基于文档的核电装备研制模式存在设计信息离散且关联性差、设计意图易产生歧义且难追溯、设计论证过程缺乏直观性与沉浸性等问题。以小型模块化自然循环铅基快堆（NCLFR）为研究对象，以其组装和拆解过程为例，将基于模型的系统工程（MBSE）方法与虚拟样机技术相结合，从需求分析、功能设计、功能验证三个方面进行了论述，基于中广核研究院自主研发的核工业领域化MBSE建模平台M-Reactor开展组装和拆解过程的需求分析和功能设计，在对NCLFR进行早期三维建模的基础上实现了系统逻辑模型与功能虚拟样机的一致映射与模型联动，验证了组装和拆解过程的完备性、正确性以及可追溯性，带给设计人员更为沉浸的设计体验以及可视化的设计论证方式，可为MBSE方法在核电装备系统设计中的应用提供参考。

单脉冲电火花放电气泡行为仿真建模

王津, 乔春凯, 贾志新, 何虎

2026, 37(5): 1072-1081. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.05.007

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基于水下爆炸理论和理想气体状态方程，考虑了流体在加工间隙内流动时因壁面阻力导致的能量损失，结合实验观测的气泡最大膨胀体积和稳态体积，确定了极间间隙内单脉冲电火花放电产生气泡的初始温度、压力和体积的计算方法。进一步采用流体体积（VOF）法构建了单脉冲放电产生气泡行为的仿真模型，单脉冲放电气泡观测实验结果表明仿真与实验结果吻合良好。利用该模型分析了峰值电流和脉冲宽度对气泡演变行为的影响。最后基于高速摄像机观测实验数据拟合得出了不同峰值电流和脉冲宽度下气泡最大膨胀体积、膨胀时间及稳态体积的计算公式，且无需观测实验即可对单脉冲放电气泡行为进行仿真计算。

海底管道检测遥控水下机器人发展现状与关键技术

金永平, 石子木, 万步炎, 刘德顺

2026, 37(5): 1082-1094. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.05.008

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海底管道在长期海洋环境影响下易产生腐蚀、裂纹等缺陷，传统检测方法存在安全性低、效率不足且成本高等局限，因此搭载专业检测设备的遥控水下机器人（ROV）逐渐成为主流检测方案。首先全面分析ROV的分类、性能及系统组成；然后，从海底管道检测的实际需求出发，结合基于ROV的海底管道检测技术研究现状，分析海底管道检测ROV的现有技术特点；随后，进一步探讨基于ROV的海底管道检测关键技术，重点阐述光学检测技术、声学检测技术、电磁检测技术及射线检测技术的技术原理，并对各检测技术的特征及适用场景进行总结；最后对海底管道检测ROV未来发展进行展望。

基于纤维-气动耦合的变刚度蛇形机器人分层驱动器设计及其多步态研究

穆俊齐, 魏奕扬, 侯旭萍, 宗小峰

2026, 37(5): 1095-1104. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.05.009

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针对轮式蛇形机器人在复杂地形中易翻倒、适应性不强的问题，提出了一种基于纤维干扰变刚度原理的多步态气动蛇形机器人。该机器人气腔采用三层结构气动驱动器，通过气压调控实现刚度动态调整，并结合模块化设计集成气泵、电磁阀及单向轮等组件。实验结果表明，驱动器弯曲角度与气压成正相关，双层气腔结合纤维增强的设计使承载能力显著提高。通过协调转向与承载驱动器，机器人可完成蛇形直线运动、C形转角运动及手风琴型运动，并跨越自身高度三分之一的障碍物。模块化结构降低了维护成本，支持快速功能扩展。研究结果为轮式软体蛇形机器人提供了高效驱动方案，为其在救援、管道检测等复杂场景的应用奠定基础。

涡街流量计探头位置优化的流场时程深度学习方法

战庆亮, 曹子涵, 王智勇, 白春锦, 刘鑫

2026, 37(5): 1105-1110. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.05.010

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涡街流量计利用钝体尾流时变特性进行流场测量，合理的探头位置能够测得特征更强的流场数据，有助于信号处理及测量精度的提高。针对涡街流量计探头布设位置问题，提出了基于流场时程信号深度学习的探头位置优化方法。以三棱柱发生体的绕流场为例，对流场时程大数据集开展特征降维，以实现尾流中大量测点的流动时变特征的全面分析；然后对低维表征编码进行聚类，得到具有相似时变特征的位置分布；最后分析不同类别的流动区域特征，得到待测变量信号显著区域作为涡街流量计的测点合理布置区域。研究结果表明，所提出的流场时程信号深度学习方法能够得到比传统经验更精细的测点布置方案，同时能根据特征区域的大小得到探头的合理尺寸，为涡街流量计的设计提供了新的方法。

结合部对精密机床动态特性影响的分析

王冰旭, 高彤, 万敏, 焦龙飞, 蔚飞, 张卫红

2026, 37(5): 1111-1121. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.05.011

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为研究结合部对机床整机动态特性的影响机制及作用规律，运用ANSYS仿真软件基于多目标遗传优化方法构建了精确的结合部等效动力学分析模型，进而建立准确的机床整机动力学模型，并完成了机床整机模态测试。测试结果表明，机床整机计算得出的模态前6阶固有频率与实验数据之间的误差小于5%，验证了分析模型的有效性和准确性。基于此动力学模型，对比分析了可动结合部、螺钉结合部、地脚结合部与机床动态特性之间的关系。分析结果表明，机床可动结合部对机床整机第4、5、6阶固有频率的影响最大，地脚结合部次之，螺钉结合部最小；地脚结合部是影响机床整体模态振型的主要因素，螺钉结合部和可动结合部对机床的模态振型影响较小。

电动缸举升伺服机构载荷分析及驱动部件选型

万子平, 邹智军, 唐乐为, 范大鹏, 张凯凯

2026, 37(5): 1122-1131. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.05.012

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为解决电动缸举升伺服机构非线性动力学特性下驱动部件选型困难的问题，提出一种基于峰值参数匹配的驱动部件高效选型方法。采用拉格朗日动力学方程推导了机构的惯性力矩、科氏力矩、不平衡力矩、摩擦力矩及环境载荷的解析式，明确了求解的复杂性；然后，基于外部载荷峰值和机构力臂峰值，以及电动缸举升伺服机构的非线性动力学特性，推导了机构驱动部件的高效选型方法；最后，推导了该方法基于负载质量与驱动部件质量的比值的应用约束条件，即当机构载驱比超过临界值时可采用该方法。仿真结果表明，基于时间与空间复杂度，在0.01 rad采样步长下高效选型方法的计算效率是常规方法的1629倍。实验结果表明，电动缸举升伺服机构的载驱比为15.37，大于临界值11.68，在正弦指令下加速度达预设值1 rad/s²，在阶跃指令下速度达预设值0.785 rad/s。

考虑切削刃钝圆半径后刀面磨损的微铣削力预测

高帅帅, 段现银, 张宇, 朱锟鹏

2026, 37(5): 1132-1140. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.05.013

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为精确预测微铣削过程中的切削力，提出综合考虑切削刃钝圆半径、后刀面磨损与刀具跳动的微铣削力机理模型，建立了微铣刀后刀面磨损与切削刃钝圆半径之间的精确解析关系，并对刀具跳动下的切削刃余摆线轨迹进行了精确分析，构建了瞬时未变形切屑厚度和切入切出角的解析模型，确定了考虑后刀面磨损的刀具-工件切触区域和切削力系数模型，进而构建了同时涵盖切削刃钝圆半径、后刀面磨损及刀具跳动等关键因素的微铣削力通用模型。通过微铣削实验与切削力结果的统计分析，当考虑后刀面磨损时，3个方向平均力预测误差分别减小了35%、27%和58%，验证了该模型的有效性。进一步通过案例分析探讨了后刀面磨损对切削力系数、平均力误差和均方根误差的影响，证明了在微铣削力建模中考虑后刀面磨损的必要性。

基于铁氧体磁路优化的感应加热效率提升方法

李昀龙, 张大海, 陆方舟, 李彦杰, 徐培飞, 费庆国

2026, 37(5): 1141-1149. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.05.014

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为满足先进复合材料性能测试对地面热实验的严苛需求，提出一种面向非导电材料的高效石墨感应加热系统优化方案，设计了石墨感应加热炉整体结构和两种铁氧体结构，建立了涵盖电磁场-温度场-热辐射多物理场耦合的COMSOL仿真模型。研究结果表明，在线圈输入功率为20 kW、频率为20 kHz的工况下，线圈匝数与石墨温升成正相关，但热辐射效果随匝数增加呈非线性衰减，经综合评估确定四匝线圈为最优参数。铁氧体材料对加热效果的增强是整体结构对磁场的聚集能力和聚集磁场引发的功率下降问题的综合结果，圆筒形结构整体优于螺旋形结构，圆筒形结构与线圈间距为4 mm时的加热性能最佳。高磁导率铁氧体圆筒形结构可以显著提高感应加热炉的加热性能，为高需求地面热实验提供了可行方案。

新型梳式磁流变制动器制动及散热性能仿真

曹治强, 刘晓敏, 陈亮, 曾顺燕, 周少婷

2026, 37(5): 1150-1159. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.05.015

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为解决现有磁流变制动器体积大、制动力矩小、散热性能差的问题，利用TRIZ工具中的矛盾分析法及冲突矩阵设计一种应用于电动汽车的新型梳式磁流变制动器，并建立了其制动力矩及温度场仿真数学模型。通过数值仿真与实验研究，验证了制动器的各项性能指标。研究结果表明，梳式磁流变制动器磁场主要集中在梳式制动盘部分，其最大制动力矩随着输入电流的增大而逐渐增大，得到的饱和电流为3.6 A、制动力矩为334 N·m、力矩/体积比为65.215 kN/m²。制动器热量主要产生于梳式制动盘区域，随着时间的推移，热量从制动盘开始逐渐向壳体及轴体扩散。研究验证了新型结构的梳式磁流变制动器在实现连续制动时具有较好的散热性能。

大型龙门铺丝机综合运动学建模及参数标定

柯臻铮, 吴剑波, 张天宇, 王恺, 程亮

2026, 37(5): 1160-1169. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.05.016

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自动化设备通常是一个强耦合、非线性且具备一定柔性的复杂机械系统，这使得建立该系统精确的运动学模型具有较大的难度。为此，针对一台大型龙门自动铺丝机提出一种综合几何偏差和重力变形的运动学建模方法。基于多体系统理论建立理论运动学模型，分析模型坐标转换中存在的几何偏差，研究龙门铺丝机重力变形敏感部位，通过力学抽象和参数提取得到重力变形矩阵，将几何偏差与重力变形有机引入理论运动学模型，建立龙门铺丝机综合运动学模型。利用目标函数建立、测量点选择、参数辨识等手段实现模型中的参数标定。实验结果表明，所提方法可有效提高龙门铺丝机运动学模型的精度，采用该方法后龙门铺丝机位置误差降低了74%以上。

基于变转速变排量电液系统的高空作业平台分工况节能控制方法

刘宇超, 习毅, 戴巨川, 孙依凡, 张宇效

2026, 37(5): 1170-1182. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.05.017

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针对电动高空作业平台负载敏感系统主阀处节流损失大的问题，提出了一种基于变转速变排量电液系统的分工况泵阀协同节能控制方法。该方法综合采用电液系统优化和新型节能控制策略以达到降低主阀组节流损失的目的。在电液系统优化方面，设计了一种变转速-变排量的双变量电液系统，采用电液比例泵取代负载敏感泵，并移除原负载敏感系统中的压力补偿阀。在控制策略方面，在单动作工况下采用欠流量控制策略以进一步降低主阀的节流损失；在复合动作工况下基于负载数学模型提出了阀口压差前馈补偿算法，在实现各动作流量精准分配的同时使系统在最小节流损失状态下工作。仿真和实验结果表明：相较于原负载敏感系统，采用所提出的新系统和节能控制方法时，单动作工况下系统的节流损失降低了59%~85%，复合动作工况下系统的节流损失降低了10.7%，且复合动作的流量耦合误差控制在5%以内。

基于数字孪生的齿轮传动系统振动性能监测方法

张润成, 刘捷舟, 汪义伟, 刘更, 佟瑞庭

2026, 37(5): 1183-1192. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.05.018

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为更好地监测齿轮传动系统在运行过程中的振动状态，提出了基于数字孪生的齿轮传动系统振动性能监测方法。考虑物理模型、数字孪生模型和二者之间的交互，建立了齿轮传动系统的数字孪生框架。基于广义有限元法建立了齿轮传动系统的机理模型，利用其生成的仿真数据构建了代理模型，以替代计算耗时的机理模型。通过Sobol灵敏度分析方法对模型参数进行了筛选，结合试验数据采用遗传算法进行模型更新，并使用更新后的模型进行振动监测，从而完成了数字孪生模型的构建。以人字齿轮传动系统为例，应用所提方法对其进行了振动性能监测。研究结果表明，建立的数字孪生模型能准确地反映齿轮传动系统在运行过程中的振动性能，不同转速下经过更新后的模型在各个测点处仿真值与试验值之间的相对误差最大值为15.21%，验证了所提方法的有效性。

一种软轴拉扭协同驱动的新型刚柔混联连续体机器人机构设计与实验验证

董佳祥, 赵学智, 胡希平, 刘铨权

2026, 37(5): 1193-1198. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.05.019

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利用软轴良好的拉扭协同驱动特点设计了一种结合“双段柔性体+单段刚性体”的新型刚柔混联连续体机器人机构，实现了6根软轴拉扭动力输入与7自由度运动输出。该机构通过软轴的牵拉运动来控制柔性段的弯曲形态，利用扭转运动来控制末端刚性关节运动。搭建了实验平台并对该机构的物理性能进行了实验验证。实验结果表明，该机构具有灵活的多自由度弯曲能力和良好的负载能力；重复性实验中，单/双段连续体机器人最大标准差分别仅占机械手长度的1.62%和7.66%，验证了该机器人机构设计具有良好的定位稳定性和可靠性。

物理引导的神经网络模型预测铝带冷轧轧制力

张冀, 袁海博, 王智璇, 朱思华, 白振华

2026, 37(5): 1199-1209. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.05.020

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铝带冷轧过程中轧制力的精确预测是优化工艺和保障产品质量的关键，传统的物理模型难以精确捕捉复杂因素间的相互作用，而纯数据驱动模型缺乏物理约束且泛化能力受限。为构建一种兼具物理可解释性和高预测精度的铝带冷轧轧制力预测模型，以5182铝带为研究对象并拟合了屈服强度模型，对大量实际生产数据进行预处理后，采用PSO-Nelder-Mead算法对传统Hill轧制力模型进行了优化，提高了该模型的预测能力。在此基础上，提出了一种物理引导的神经网络（PGNN）模型。该模型以卷积神经网络为基础，在损失函数中融入了基于优化数学模型的物理约束项，使得模型在数据驱动的同时遵循物理规律，并使用贝叶斯优化对模型超参数进行寻优。最后将所建模型使用实际生产数据进行验证。研究结果表明，PGNN模型在验证集上展现出良好的预测性能，预测精度显著高于优化前后的数学模型且泛化能力良好，损失函数的迭代分析也辅证了物理约束的有效性。

基于自主水下航行器搭载单目-线激光器的水下目标三维重建方法

杨永俊, 杨仁友, 李俞锋, 秦浩

2026, 37(5): 1210-1217. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.05.021

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基于自主水下航行器（AUV）平台搭载单目相机与线激光传感器对水下目标进行扫描与三维重建。针对水下激光图像中条纹坐标提取困难等问题，提出了一种自适应HSV空间下的激光条纹坐标提取方法，并结合激光三角测距模型与相机反投影矩阵计算目标点的三维空间坐标。进一步利用AUV位姿信息对多帧点云进行拼接，实现对目标物体完整三维结构的重建。通过构建所述算法框架，在水池环境下开展了AUV试验，验证了该方法的可行性与点云重建的有效性。

融合预瞄机制的移动机器人预设性能视觉伺服控制策略

曹轶然, 高磊, 吴孟丽, 王旭浩, 彭聪, 郭志永, 梁瑶

2026, 37(5): 1218-1225. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.05.022

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大型航空结构件的自动化运输中，基于图像的移动机器人跟踪变曲率轨迹存在图像可见性约束和转向角速度约束问题。提出了一种融合预瞄机制的预设性能视觉伺服控制策略，通过误差变换函数将归一化平面受限误差转换为无约束误差，并引入预设性能函数确保误差按预设性能收敛，保障图像中特征点的可见性。同时结合曲率驱动的自适应预瞄距离模型，构建“双区域”特征提取方案来提前修正状态反馈，有效抑制了角速度突变。通过MATLAB/Simulink仿真与实物实验对所提方法进行验证，结果表明，所提方法很好地将误差约束在预设曲线内，且融合预瞄机制后显著提高了移动机器人的跟踪精度与运动平稳性。

基于改进Faster-RCNN的多种类工件识别方法

梅旗振, 孙旋

2026, 37(5): 1226-1235. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.05.023

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针对传统机器视觉算法在工件检测任务中出现工件漏检、工件检测准确率低的问题，提出了一种改进的Faster-RCNN多种类工件识别方法。首先在骨干网络层面摒弃原有的VGG16，选用Res2Net101强化网络特征提取效能；其次在特征融合模块中将空间和通道重建卷积（SCConv）深度嵌入特征金字塔网络（FPN），进而构建全新的SCFPN 架构，并将其与Res2Net101有机整合，以实现对多尺度特征信息的充分提取与精炼；最后在后处理环节，以Soft-NMS 算法取代传统非极大值抑制（NMS）算法，有效规避高重合度候选框的误删除现象，显著提高模型在工件遮挡场景下的适配能力，大幅降低漏检概率。研究结果表明：所提改进Faster-RCNN模型相比原算法在性能上有显著提高，平均精度达到93.2%，召回率达到91.8%，可在复杂环境下完成对各类工件的检测识别。

CR450动车组明线交会运行对轨旁设备气动特性影响研究

周子健, 周镇斌, 黄尊地, 孔维锴, 杨晓锋

2026, 37(5): 1236-1244. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.05.024

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为研究高速列车提速至450 km/h后对轨旁信号设备的气动安全性能影响，采用滑移网格技术分析复杂工况下轨旁三灯信号机、道岔转辙机和终端盒的气动性能影响，以及高速列车经过轨旁设备时的流场演化规律。研究结果表明：在明线与交会运行条件下，随着车速的增大，轨旁设备的压力正波峰值、负波峰值与峰峰值均增大，且轨旁设备压力峰峰值与列车车速的平方成正比。轨旁设备会在列车头尾经过时产生两次压力波动，头车压力波对轨旁设备的影响大于尾车的影响。侧向力对各设备的安全性影响最大，且信号灯与转辙机受到的影响要远大于终端盒受到的影响。

中低速磁浮运行速度与悬浮模块长度对车辆过岔稳定性影响研究

庄绪彬, 颜佳海, 刘宇, 张敏, 马卫华

2026, 37(5): 1245-1253. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.05.025

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为探究悬浮模块长度对车辆动力学性能的影响，探寻满足动力学稳定性和车辆经济性的模块长度，通过多体动力学软件SIMPACK建立了四悬浮架中置式磁浮车辆动力学模型，分析了不同悬浮模块长度下车辆经过道岔时的动力学响应。研究结果表明：悬浮模块长度和过岔速度共同影响车辆的过岔稳定性；以悬浮间隙波动不超过4 mm为技术指标，为确保车辆能够安全、稳定地通过道岔，当悬浮模块长度在2.8~3.2 m之间时，车辆侧向过岔速度不宜超过35 km/h；当悬浮模块长度增大至3.6 m时，车辆侧向最大过岔速度降低至 25 km/h；当悬浮模块长度减小至2.4 m时，虽能在一定程度上降低制造成本，但电磁铁与车体之间的垂向受力面积也会相应减小，导致电磁铁悬浮间隙的波动加剧，进而限制了车辆的过岔速度，使其不能超过30 km/h。通过对悬浮模块长度与侧向过岔速度匹配关系的深入研究，得到了悬浮模块长度的阈值，可为中低速磁浮列车悬浮模块长度的设计提供参考。

无耳托板螺母搭接接头承载有限元仿真及试验

王守财, 郭岩, 郭冬妮, 李晖

2026, 37(5): 1254-1261. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.05.026

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采用基于等效塑性应变与应力三轴度的损伤起始与演化准则，以航空常用TC4钛合金螺栓为例，建立了无耳托板螺母典型搭接接头有限元模型，对搭接接头承载的受力细节、螺母塑性变形以及破坏形式等进行分析，同时开展了搭接接头的拉剪静力试验与拉-拉疲劳寿命试验。试验结果表明：有限元仿真模型与试验载荷曲线的吻合性较好，破坏载荷误差不超过5%；螺母内壁与螺栓外圆存在间隙，搭接接头在承受静力拉剪载荷的过程中，螺栓变形后与螺母内壁接触形成支反力，最终断面与螺栓轴线存在约83°的夹角；与同规格自锁螺母相比，无耳托板螺母搭接接头的静力拉剪破坏载荷降低了5%~7%，但疲劳寿命延长了19%~182%；不同于静力拉剪试验，疲劳寿命试验的破坏形式均为连接夹层断裂。

座椅靠背主动复位安全策略对后倾坐姿乘员的损伤防护效果研究

王彦鑫, 赵洪乾, 刘冲, 苏靖钧, 崔世海, 贺丽娟, 吕文乐, 李海岩

2026, 37(5): 1262-1269. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.05.027

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为探究座椅靠背主动复位安全策略对后倾坐姿乘员运动响应、损伤风险以及潜在危险的影响，对比分析了未采用该安全策略时以及该安全策略采用不同复位速率时乘员运动响应和损伤指标的差异。研究结果表明，该安全策略对后倾坐姿乘员头颈部、胸腹部和腰椎-骨盆的运动响应、损伤风险和损伤机理存在影响。该安全策略可以显著改善腰椎-骨盆运动响应，降低乘员发生下潜和腰椎损伤的风险。当复位速率为2.585 rad/s时，可以降低后倾坐姿乘员整体损伤风险；当复位速率高于或低于2.585 rad/s时，将加剧乘员颈部和腹部损伤风险。

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2026, 37(5): 1270.

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