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2026年07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 | 第三代半导体材料氮化镓表面超精密加工及微观去除机理研究进展

综述 | 第三代半导体材料氮化镓表面超精密加工及微观去除机理研究进展

摘要：氮化镓（GaN）因其优异性能在微电子及光电子等领域中得到广泛应用，随着对高性能半导体表面需求不断提高，研究其材料去除特性具有重要意义。本文总结了 GaN 表面平坦化加工方法以及材料去除机理的研究进展。首先，介绍了机械研磨现状，分析了磨粒尺寸、工艺参数以及分散剂类型对研磨后表面质量与亚表面损伤的影响。对比了单一化学机械抛光（Chemical Mechanical Polishing，CMP）与多能场辅助抛光，指出单一抛光方法虽然可以获得原子级平整表面，但材料去除速率低，无法满足实际加工需求，而超声辅助、等离子体辅助、紫外辅助及电化学辅助等能场辅助 CMP 加工方法可在有效提升材料去除速率的同时，保证加工表面粗糙度维持在 0.2 nm 以下。从晶体学参数、环境参数以及表面状态三个角度深入分析了 GaN 材料去除机理，揭示了这些因素对材料去除行为的调控机制。从表面平坦化加工方法到去除机理分析的详细阐述，为 GaN 表面原子级平坦化加工提供了理论参考与技术支撑。
设计与研究 | 盖板式随钻测试仪器连接结构优化设计

设计与研究 | 盖板式随钻测试仪器连接结构优化设计

摘要：本文针对盖板式随钻测试仪器螺纹连接区域因应力集中导致服役寿命下降的难题，综合运用有限元仿真、形状优化和拓扑优化的方法，降低了螺纹区域应力集中现象，提高了连接结构应力均匀性。首先，通过建立精细化的有限元模型，分析了先导孔深度、直径及螺钉数目对螺纹连接区域应力分布的影响规律。在此基础上，引入优化算法，对螺钉的排布方式进行了合理设计与优化。进一步地，以降低螺纹区域峰值应力为优化目标，对盖
设计与研究 | 高应变率下 A1/A1 螺接接头拉扭剪动态性能仿真研究

设计与研究 | 高应变率下 A1/A1 螺接接头拉扭剪动态性能仿真研究

摘要：本文基于 ABAQUS/Explicit 平台，建立了 6061-T6 铝合金与 TC4 钛合金高锁螺栓的单搭接干涉配合有限元模型。采用 Johnson-Cook 本构描述材料在高应变率环境下的弹塑性行为及损伤演化，分析了纯拉伸及预扭转（5°、10°、15°、20°）-拉伸复合加载下的应力分布、载荷-位移响应及失效模式。结果表明：纯拉伸工况下，孔周应力集中于下板螺纹孔出口处，呈现典型挤压破坏模式，最大应力达 570.9 MPa；小角度预扭转对整体承载响应影响有限，屈服强度波动在 5% 以内，但孔周最大应力随扭转角先增后减，10° 时达峰值 641.5 MPa（较纯拉伸提高 12.4%），20° 时降至 538.1 MPa（降低 5.7%）。拉扭耦合效应导致应力分布偏离对称模式，最大应力点偏移拉伸轴线，应力集中区域随扭转角先扩张后收缩。本研究揭示了小角度预扭转对铝合金螺接接头局部应力与变形行为的影响规律，可为航空结构抗扭设计提供参考。
设计与研究 | 排气歧管流固耦合换热 CFD 及热疲劳分析

设计与研究 | 排气歧管流固耦合换热 CFD 及热疲劳分析

摘要：针对 D14 三缸柴油机排气歧管在额定工况及冷热循环冲击工况下的流动均匀性、换热特性及热疲劳强度问题，采用三维计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）方法与有限元分析相结合的流固耦合分析策略，对排气歧管内部流动、换热过程及热应力分布进行了系统研究。首先建立流体域与固体域体网格模型，开展稳态与瞬态数值计算，获得额定工况（80 kW@4000 r/min）下排气压损、流量分布及壁面换热参数；随后将温度场结果映射至结构有限元模型，进行三次冷热循环工况下的热应力与塑性应变分析。结果表明：额定工况下排气歧管平均压损为 9032 Pa，最大流量不均匀度为 5.5%，满足设计指标；最高壁面温度约 580 ℃，低于材料极限温度；最大 Mises 应力为 420.8 MPa，小于材料屈服强度 480 MPa；等效塑性应变均小于 1%。研究结果验证了该排气歧管结构设计的可靠性。
设计与研究 | 三自由度并联机构整星微振动隔振性能试验研究

设计与研究 | 三自由度并联机构整星微振动隔振性能试验研究

摘要：为评估三自由度并联机构对卫星平台微振动的隔振性能，开展整星状态下微振动地面试验。采用近零刚度悬吊系统模拟在轨失重环境，在飞轮与泵扰动源开启条件下，测试隔振机构锁紧、被动隔振、主被动联合隔振三种模式下载荷的姿态误差。结果表明：被动隔振可使载荷高低角误差均方根由 1.29μrad 降至 0.91μrad，方位角误差由 1.84μrad 降至 0.83μrad；主被动联合隔振可进一步降至 0.35μrad 和 0.29μrad。试验验证了该机构的微振动隔振能力。
交通工程技术 | 基于 Transformer 的重载机车多通道车钩力识别

交通工程技术 | 基于 Transformer 的重载机车多通道车钩力识别

摘要：为有效防范重载列车在复杂服役环境下因剧烈纵向冲动所引发的车钩断裂及列车脱轨事故，构建一套全覆盖的车钩力监测体系极为重要。然而，传统接触式监测方法在长期恶劣工况下存在传感器易脱落、维护成本高等问题；现有基于深度学习的间接式识别方法则受限于单测点映射单通道困扰，且难以实现车钩力精准监测。为此，本文提出了一种基于Transformer的重载机车多通道车钩力智能识别方法。该方法通过深度融合Transformer的全局特征关联能力与柯尔莫哥洛夫-阿诺德网络（Kolmogorov-Arnold Network，KAN）强非线性表征优势，系统挖掘有限关键测点与多通道车钩力之间的深层物理关联，从而实现多通道车钩力的精准辨识。现场实测结果表明，所提方法在显著降低硬件部署依赖的同时，相较于多种主流深度学习方法，展现出更为优异的识别精度与泛化能力。该研究为多通道车钩力的长期可靠监测提供了一种新的技术路径，对保障重载列车的安全平稳运行具有重要工程应用价值。
交通工程技术 | 空电联合制动条件下重载列车从控机车运行安全性分析

交通工程技术 | 空电联合制动条件下重载列车从控机车运行安全性分析

摘要：为研究不同重载列车编组从控机车在空电联合制动工况下的运行安全性，建立长大重载列车-轨道耦合动力学模型。针对我国某重载线路V型变坡道区段实际线路参数，分析了1.6万吨、2万吨、3万吨编组制动缓解延时特性和纵向冲动规律，同时以从控机车的时变车钩力和时变速度为边界，计算轮轨安全响应。研究结果表明：在空电联合制动过程中，2万吨编组制动缓解延时更大，3万吨编组尾部机车的存在改善了后部车辆的制动缓解同步性，较2万吨相比尾部制动缓解延迟降低了80.38%。由于前后部车辆制动缓解不同步及坡道差作用，从控机车附近出现较大压钩力，列车受曲线路段及纵向力影响，车钩发生横向偏转，最大偏转角达到7.79°，产生纵向力横向分量，最终传至轮对导致轮轴横向力增大，轮轨动态安全响应同步增强，与2万吨相比，1.6万吨和3万吨编组的纵向冲动分别降低41.67%、23.65%，从控机车的轮轨安全响应分别降低58.49%、39.62%。研究结果进一步为优化重载组合列车在变坡叠加曲线路段操纵和安全高效开行提供了关键理论依据。
交通工程技术 | 地铁轮轨系统振动特性及波磨影响分析研究

交通工程技术 | 地铁轮轨系统振动特性及波磨影响分析研究

摘要：针对某运营中的地铁在直线段行驶时产生的轮轨噪声问题，开展了轮轨廓形及振动系统性测量分析，旨在探究钢轨波磨对轮轨系统振动特性的影响机制，明确结构参数异常对轮轨动态作用的影响规律。通过钢轨廓形测试、轨道振动测试及钢轨横向位移测量，获取了轮轨几何参数、振动特征及横向位移数据。研究发现在该线路区间：钢轨轨距角处存在明显突出，磨耗状况一般；轨底坡基本处于1:40临界点附近且偏小；1801车轮对等效锥度出现负值，反映车轮踏面严重凹磨；钢轨波磨显著增大钢轨、道床及隧道壁振动加速度，尤其在400~700 Hz高频区域；波磨段钢轨表现出典型的横向黏滑振动特性，而无波磨段钢轨则以单向外侧横向位移为主。本研究为钢轨打磨与减振降噪提供了数据支撑，对提升线路运营安全性与乘客舒适度具有重要工程意义。
测量与检测技术 | 基于辛稀疏模态分解的伺服电机轴承故障诊断方法研究

测量与检测技术 | 基于辛稀疏模态分解的伺服电机轴承故障诊断方法研究

摘要：伺服电机轴承故障关乎电机的安全稳定运行，这种非平稳性传递到电机提供驱动力的整条生产线将严重影响生产效率，甚至导致重大安全事故。针对现有故障诊断方法受噪声干扰难以保障精准性，故障特征信息提取方法缺乏物理意义和适应性的问题，采用辛稀疏模态分解方法在获取辛几何模态分量最稀疏解的同时将伺服电机轴承振动信号分解结果约束为局部窄带信号，从而使得分解结果具有更好的物理意义，该方法首先构建辛几何原子库，并采用能量阈值评估各初始单分量的有效性，通过约束原子个数有效提升分解速度。采用自适应滤波器对辛几何原子进行初始化自适应降噪。最后以正则化局部窄带算子为目标，在获取辛几何模态分量最稀疏解的同时将分解结果约束为局部窄带信号。结合包络谱分析实现了伺服电机轴承的精准诊断，并采用试验信号对该方法进行了分析和对比验证。
测量与检测技术 | 一种基于 STM32 的分布式实验环境记录系统

测量与检测技术 | 一种基于 STM32 的分布式实验环境记录系统

摘要：针对现有大多数自动化检校系统存在的环境数据采集不充分、原始记录及证书内容不完整、环境数据可信度存疑、人工介入需求高且线上存储不规范等问题，本文研制了一种基于STM32微处理器的分布式实验环境记录系统及其配套软件。该系统硬件部分分为三级架构，数据采集模块与本地处理器模块分别封装，其中数据采集模块可跟随实验环境一同部署，本地处理器模块预设一对一、一对多两种模式可针对不同规模的实验区域。其各模块与上位机支持有线/无线连接，软件可直接接入现有自动化检校系统，通过互相调用实现数据联通，可以较低硬件成本完成原有自动化检校系统的升级，从而提升其自动化水平与数据可信度。经过实际应用验证，该系统的采集精度、远程控制、离线运行、软件联动等核心功能均达到预期，整体运行流畅。

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目录

综述 | 第三代半导体材料氮化镓表面超精密加工及微观去除机理研究进展

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设计与研究 | 盖板式随钻测试仪器连接结构优化设计

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设计与研究 | 高应变率下 A1/A1 螺接接头拉扭剪动态性能仿真研究

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设计与研究 | 排气歧管流固耦合换热 CFD 及热疲劳分析

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设计与研究 | 三自由度并联机构整星微振动隔振性能试验研究

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交通工程技术 | 基于 Transformer 的重载机车多通道车钩力识别

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交通工程技术 | 地铁轮轨系统振动特性及波磨影响分析研究

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测量与检测技术 | 基于辛稀疏模态分解的伺服电机轴承故障诊断方法研究

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测量与检测技术 | 一种基于 STM32 的分布式实验环境记录系统

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