我国铁路总里程长,其中有砟轨道应用广泛,但在列车循环动载荷下,石砟会出现移位、凹陷等现象,进而产生轨道表面不平顺、不符合截面承力设计要求等安全隐患问题,因此铁路边坡需要定期维护。经调研,大型配砟车可进行大修及新铺设铁路线作业,但在山区及道岔仍采用45人一组、人工使用大拉耙进行边坡维护的原始作业方式,因此,工务中小型铁路边坡维护机械的研发及推广使用十分必要。该设备可用于道岔、山区及作业时间紧、不便大型配砟机调用的场合,功能为有砟轨道道床边坡石砟的标准坡度整理或大型设备卸砟后的匀砟作业,对提高作业效率、提高作业质量、解放劳动力、降低铁路维护成本等方面有重要的意义。文章首先从课题的研究背景、研究意义及收砟机的国内外研究现状进行介绍与优缺点分析,对刚柔耦合分析技术、机电一体化技术发展现状进行介绍;然后采用模块化设计方法进行了收砟机三个模块的结构设计,考虑防越界安全防护措施,并应用数字化设计工具Solid Works进行了三维模型设计、传动校核;进而采用运动学分析验证了设备运行的可行性与轨迹的准确性,并根据两种控制方式仿真得到的收砟轨迹,择优使用控制方式。并在运动学基础上对下幅杆进行柔性化处理,进行刚柔耦合动力学分析,得到下幅杆的等效应力应变随时间的变化曲线,校核满足强度与刚度要求;最后,对设备收砟机的液压系统与控制系统进行了设计,液压系统实现双联泵供油,驱动液压马达线上行走和三自由度边坡整形,控制系统采用PLC控制,实现自动收砟与人工点动收砟两种控制模式,分别满足现场条件较好的日常工务维护、初始情况较差的大修与配砟两类工况使用,并在西门子仿真软件上调试可行。研究表明:所设计的铁路边坡整形收砟机的收砟效率为360m/h,是人工收砟效率的5.4倍,收砟宽度为450mm,收砟高度为670mm,设备总重量不超过350kg,强度刚度满足使用要求。