中国机械工程

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1. 基于改进樽海鞘群算法的机械臂多目标轨迹规划研究

刘建林, 黄海松, 范青松, 马驰, 张浪浪

中国机械工程 2025, 36 (09): 2047-2056. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2025.09.017

摘要（1879）

HTML （8）

PDF（pc）（5244KB）（172）

提出了一种基于改进樽海鞘群算法（SSA）的机械臂多目标轨迹规划模型，以同时优化效率、能耗和冲击三个目标。利用人工势场法（APF）进行路径规划，得到机械臂抓取物料的最短、无碰撞路径，并提取关键运动序列，建立多目标函数。针对多目标樽海鞘群算法（MSSA）的初始种群多样性差、容易陷入局部最优以及在解集空间中收敛缓慢等问题，提出了一种改进的多目标樽海鞘群算法（LMSSA）。该算法结合logistic-sine混沌映射、小孔成像学习策略和黄金正弦开发策略来优化七阶B样条曲线的控制节点从而完成机械臂的多目标运动轨迹规划。搭建MATLAB-CoppeliaSim-UR16e实验平台，将轨迹规划模型应用于机械臂UR16e的实际抓取任务。实验结果表明，基于LMSSA算法的机械臂运动规划方法实现了机械臂准确、高效且节能的运动轨迹规划，并成功应用于实际操作场景中。

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2. 基于轮胎侧偏的差动转向机理研究

史彪飞, 叶晓明, 吕皓玉, 赖锋

中国机械工程 2025, 36 (10): 2224-2231. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2025.10.008

摘要（1755）

HTML （55）

PDF（pc）（1816KB）（155）

基于轮胎侧偏的差动转向适合于无转向机构分布式驱动车辆的低速、大转向半径场景，为深入研究该差动转向的机理，建立了7自由度无转向机构分布式驱动电动汽车整车模型及PAC2002轮胎模型，分析了差动转向的形成机理并结合轮胎纵侧耦合特性提出一种从差动纵向力输入到汽车转向半径输出的差动转向系统性分析方法，并基于此方法研究了差动转向稳定性及差动纵向力、车辆结构参数、轮胎特性等对转向半径的影响特性。最后建立了Carsim/Simulink联合仿真平台，进行不同影响因素下的差动转向仿真。研究结果表明，在轮胎侧偏范围内，差动纵向力越大、轮距与轴距之比越大、轮胎侧偏刚度越小，则所产生的汽车转向半径越小。

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3. 直接能量沉积技术前沿：工艺创新和智能调控

伊浩, 张浩权, 曹华军

中国机械工程 2026, 37 (6): 1272-1280. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.06.001

摘要（1755）

HTML （9）

PDF（pc）（3684KB）（101）

系统梳理了直接能量沉积技术的最新研究进展，重点围绕多热源复合、材料供给创新、能量场调控以及人工智能驱动四个关键发展方向展开深入探讨。在多热源复合方面，激光-电弧等复合工艺通过不同热源之间的协同作用与互补机制有效兼顾了加工效率与成形精度。在材料供给方面，绞丝、多丝及丝粉协同等新型送料模式显著拓展了功能梯度材料与多主元合金的制备能力，为提高构件综合性能提供了材料基础。在能量场调控方面，借助脉冲调制、路径规划以及多物理场耦合等手段，实现了对熔池动态行为与微观组织结构的精确调控。在人工智能驱动方面，机器学习与其他数据驱动技术的融合，推动了直接能量沉积技术在工艺参数优化、缺陷智能诊断以及数字孪生系统构建等方面的智能化转型。

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4. 以热图像为输入的基于ResNet的机床主轴热误差建模方法

李明范, 杨龙, 李晟, 郭欢, 付国强

中国机械工程 2025, 36 (09): 2057-2067. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2025.09.018

摘要（1661）

HTML （1）

PDF（pc）（5627KB）（167）

为了获得高精度高泛化的机床热误差模型，提出了以热图像为输入的基于ResNet的数控机床主轴热误差建模方法。构建以热误差取整为标签的热图像数据集，训练以热图像为输入的热误差ResNet分类预测模型。在此基础上，针对机床热误差时序序列的回归特性，将分类输出层的不同标签值对应的概率通过加权集成方式构建回归输出层，实现热误差回归预测，无需重新训练。对热图像深度特征和ResNet分类模型的分类效果进行可视化分析，验证ResNet模型对热图像特征提取的有效性以及良好的分类能力。最后，将ResNet模型与GoogLeNet和VGGNet模型在不同工况下进行比较，分别验证ResNet热误差分类模型和回归模型的高精度和高泛化性。

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5. 数据驱动的机电产品低碳设计与制造研究综述与展望

王黎明, 肖兴源, 李方义, 汪晓光, 李剑峰, 聂延艳, 刘伟彤, 李柳沅, 王忆同, 王泊云, 崔羽齐

中国机械工程 2026, 37 (4): 764-779. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.04.001

摘要（1630）

HTML （22）

PDF（pc）（3560KB）（232）

碳足迹数据是量化机电产品全生命周期碳排放、驱动制造业低碳转型的核心依据。聚焦于碳足迹数据从获取到应用的全流程，系统综述了其相关研究方法。梳理了多源异构碳足迹数据的获取技术与数据质量评估体系，解决数据“如何来”的问题。围绕“如何用”，重点阐述了数据驱动技术在低碳设计和制造中的应用，包括基于数据的碳足迹关联建模、智能预测、低碳设计方案生成与多目标决策方法，数据驱动下的制造能耗预测、低碳工艺规划与车间智能调度策略。最后分析了低碳设计和制造在数据完整性及系统集成性方面面临的挑战和未来研究方向，为机电产品绿色低碳发展提供理论参考。

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6. 基于时空风险场的智能车辆轨迹规划

孔慧芳, 王晨顺, 张倩, 刘田阔

中国机械工程 2025, 36 (10): 2463-2471. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2025.10.036

摘要（1432）

HTML （0）

PDF（pc）（2976KB）（82）

为描述及规避智能车辆行驶时面临的不同维度风险，提出了一种基于时空风险场的双层轨迹规划方法。将交通要素划分为抽象要素和具象要素，分别建立基于高斯分布函数的抽象要素时空风险场和基于空间向量的具象要素时空风险场，以表征智能车辆在纵向、横向和时间三个维度面临的环境风险。将智能车辆的轨迹规划问题划分为路径和速度双层规划问题，分别考虑纵向-横向维度和纵向-时间维度的风险构建动态规划的代价函数，获取综合代价最低的路径和速度。结合二次规划算法对路径和速度进一步优化得到最终轨迹。仿真结果表明，所提出的方法在不同的驾驶场景下能够有效表征时空风险并规划出满足各项约束条件的行驶轨迹，从而提高道路驾驶的安全性。

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7. 陶瓷材料挤出成形工艺及其制品静力学性能研究

张勇, 杨树华, 太兴宇, 吴天健, 安仁鹏, 英洪玮, 姜世杰

中国机械工程 2026, 37 (6): 1362-1370. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.06.009

摘要（1376）

HTML （5）

PDF（pc）（2806KB）（33）

利用材料挤出成形设备制备不同过程参数（不同层厚、粉末含量或填充角度）的静力学实验生坯试件，以验证自制氧化锆粉末/聚合物复合丝材的可成形性；然后对生坯试件进行脱脂和烧结处理，以获得致密化的纯陶瓷材料烧结试件；最后针对烧结试件分别进行物理属性及静力学性能的实验研究，探究不同过程参数对试件静力学性能的影响规律。结果表明，两步式脱脂效果良好，试件脱脂率达99%，密度达6.02 g/cm³；增大陶瓷粉末含量会显著降低烧结试件的收缩率；层厚对试件的压缩和弯曲性能影响显著，当层厚增至0.30 mm时，试件的抗压与抗弯强度分别降至213.40 MPa及293.12 MPa；当填充角度由0°增至90°时，试件的抗弯强度由456.01 MPa降至120.08 MPa。

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8. 融合道路曲率前馈的车辆横向控制策略

林歆悠, 金忠伟, 唐云亮

中国机械工程 2025, 36 (11): 2774-2782. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2025.11.036

摘要（1359）

HTML （0）

PDF（pc）（6728KB）（85）

针对自动驾驶汽车在道路大曲率弯道下跟踪精度不高的问题，聚焦于道路曲率对横向控制策略的影响，分别从车辆模型建模、横摆稳定性和时域优化三个角度对基于传统模型预测控制（MPC）算法的横向控制策略进行了改进优化。将道路曲率融入车辆模型，建立了曲率前馈的误差动力学模型，并以此为基础设计了基于曲率前馈MPC算法的横向控制策略。然后在策略中添加了一个由横向车速和稳态横摆角速度组成的横摆稳定性约束来提高车辆在大曲率工况时的横摆稳定性。基于遗传算法建立了车速、道路曲率和时域三者之间的MAP图，以优化策略的预测时域和控制时域。进行了仿真分析，结果表明改进后的横向控制策略能够有效提高车辆的路径跟踪精度和横摆稳定性。最后，实车道路试验验证了曲率前馈MPC策略的有效性。

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9. 连续/脉冲激光定向能量沉积过程中热流输运及凝固行为的数值研究

陈正钢, 吴家柱, 王贵, 胡敏, 肖杰

中国机械工程 2026, 37 (6): 1281-1295. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.06.002

摘要（1305）

HTML （6）

PDF（pc）（9479KB）（40）

建立了激光定向能量沉积（L-DED）的三维热-流-凝固结合数值模型，通过实验和数值模拟方法研究了连续波（CW）与脉冲波（PW）激光沉积过程中的热流输运及动态凝固行为。结果表明：CW模式下熔池行为稳定，而PW模式下则发生周期性振荡的熔池行为，并诱发熔道发生重熔现象。在表面活性氧和硫的影响下，CW和PW模式下的熔池均形成向内的Marangoni流动。CW模式下的熔池仅经历约束凝固过程，具有相对稳定的凝固行为，其高的温度梯度（G）和低的凝固速率（S）导致晶粒最为粗大，其平均等轴晶等效直径分别为PW-25和PW-50模式的2.6倍和2倍。相比之下，PW模式的熔池交替经历约束凝固和自由凝固过程，以自由凝固为主，呈现出动态变化的凝固行为。在自由凝固阶段，低的温度梯度和高的凝固速率促进了晶粒细化。此外，高频PW模式抑制了约束凝固区和柱状晶向等轴晶转变，并在离散带处形成跨带柱状晶；而低频PW模式则扩大了以粗晶为主的约束凝固区。

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10. 电子3D打印技术制备有机薄膜晶体管及其应用研究进展

马帅印, 张成豪, 李家杰, 吕景祥, 蔡维, 赵云贵, 李超, 尹恩怀, 张映锋

中国机械工程 2026, 37 (6): 1371-1382. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.06.010

摘要（1294）

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PDF（pc）（5518KB）（26）

电子3D打印技术凭借其高分辨率制造特性、异质材料集成能力和定制化设计优势，为有机薄膜晶体管的先进制造范式提供了革命性解决方案。从工艺原理维度系统解析了喷墨打印、气溶胶喷射打印与直写成形三大主流技术的特征，定量对比了其成形精度极限、多相材料兼容性及工艺鲁棒性差异，进而探讨了制约各技术发展的关键挑战，并基于柔性显示、生物医学传感和可穿戴电子等创新应用场景，系统评述了3D打印有机薄膜晶体管器件在规模化生产中的结构-性能关系研究进展，指出制备材料的创新、打印工艺的调控优化及打印设备的可靠性评价是未来的重点研究方向。

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11. 微量润滑切削用气动雾化器设计及雾化特性研究

袁尧辉, 王成勇, 李伟秋, 郑李娟, 颜炳姜

中国机械工程 2026, 37 (4): 837-845. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.04.008

摘要（1293）

HTML （8）

PDF（pc）（2295KB）（60）

雾化器作为内置式雾化型微量润滑（MQL）装置的核心部件，其性能直接影响润滑油的雾化效率与切削加工效果。基于液体喷雾学理论，深入分析了润滑油雾化机制及影响雾化器性能的关键因素，研发了一种气动雾化型MQL油雾化器。结合雾化器性能评价方法与实验研究，明确了喉管直径、吸油管孔径及孔壁间隙对雾化器性能的耦合作用机理。基于激光喷雾粒度仪数据，验证了雾化器在不同黏度油品下的优异雾化表现，雾粒直径的数量频度分布集中在0.8~10 µm之间，体积频度分布峰值位于25 µm，索特平均直径 $D 32$ 为5~12 µm。

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12. 陶瓷基复合材料增材制造工艺研究进展

姜永亮, 冻瑞岚, 李阳, 李晨龙, 李志鹏, 陈国达

中国机械工程 2026, 37 (6): 1325-1344. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.06.006

摘要（1287）

HTML （8）

PDF（pc）（8586KB）（36）

应用于航空航天领域的陶瓷基复合材料需实现结构-功能一体化，这对材料的复杂维型及其高效生产提出了更高要求，而设备与操作繁琐、成形周期长的传统制备工艺限制了陶瓷基复合材料在相关领域的进一步发展，增材制造技术为复杂维型、高性能陶瓷基复合材料的低成本、高效工业生产提供了解决方案。综述了陶瓷基复合材料增材制造工艺的研究进展，介绍了陶瓷基复合材料的组成和基本特性、应用领域以及与增材制造相结合的发展前景；探讨了激光选区烧结、立体光刻法、墨水直写技术、分层实体制造、黏结剂喷射技术在陶瓷基复合材料制备中的应用类别、工艺原理和特点、制件的力学性能。在该研究领域仍需解决原料研制、增材工艺优化和粗坯后处理等问题，以进一步提高成形效率和制件性能。

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13. 精密铣削机床效能孪生模型构建及动态优化方法

梅术龙, 谢阳, 张超勇, 吴剑钊, 刘金锋

中国机械工程 2026, 37 (4): 875-884. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.04.012

摘要（1262）

HTML （16）

PDF（pc）（4238KB）（75）

提出了一种面向机床加工过程的数字孪生动态多目标优化方法。该方法融合历史加工数据与机床实时运行数据，构建由几何模型、物理模型、行为模型和规则模型组成的数字孪生系统，并结合基于Optuna优化的梯度提高回归（Optuna-GBR）预测模型与改进的多目标雾凇优化算法（IMORIME）实现加工工艺参数的动态调整。数字孪生系统对切削力波动进行实时监测，当切削力波动超出自适应阈值时，触发动态优化过程，重新生成Pareto解集并通过熵权-逼近理想解排序法（TOPSIS）决策出最优工艺参数组合。实验验证表明，数字孪生系统的动态优化方法使主轴能耗较优化前降低19.99%，切削比能降低29.02%，加工噪声降低11.22%，显著提高加工效率，降低主轴能耗及加工噪声。

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14. 基于数据分配的铝铸件生产过程细粒度碳排放核算方法

王志会, 彭涛, 刘伟鹏, 唐任仲

中国机械工程 2026, 37 (4): 920-928. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.04.016

摘要（1248）

HTML （4）

PDF（pc）（1999KB）（52）

提出了一种适配铝铸件生产企业差异化数据采集能力的数据分配方法，在无需新增成本投入的条件下，实现单件铝铸件按产品、型号和批次区分的细粒度碳排放核算。该方法基于碳排放相关生产数据的采集粒度和周期，将企业数据采集能力划分为高、中、低三个水平，针对不同水平构建相应的数据分配策略，获取单件铝铸件的细粒度能源/材料活动水平；使用排放因子法计算产品级碳排放，并建立了废料回收与外售的碳排放修正机制。最后，以铝制轮毂生产为例进行应用验证，结果表明该方法能够克服传统依赖文献调研数据中工况恒定假设导致的偏差，提高碳核算结果的准确性。

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15. 基于6D光笔的工业机器人高精度示教方法

梁继煌, 汪炜锋, 吴海彬

中国机械工程 2025, 36 (11): 2710-2719. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2025.11.029

摘要（1244）

HTML （2）

PDF（pc）（2880KB）（61）

针对目前工业机器人视觉示教方法存在精度较低、对光照敏感和示教范围易受限等问题，提出一种基于6D光笔的工业机器人高精度示教方法。光笔设有三个红外发光标记球，通过固定于机器人末端的红外双目相机捕捉光笔标记球即可获得其3D位置坐标和3D姿态信息。采取了两种措施提高6D光笔的视觉示教精度，一是提出一种基于红外发光标记球的手眼标定方法，有效提高了相机坐标系到机器人工具坐标系的转换精度；二是提出了一种相机视野自适应跟踪方法，使机器人能够通过固定在末端的相机自动跟踪光笔的位置，从而保证光笔标记球始终处于相机视野中心区域，有效提高了示教精度。最后将捕捉到的示教轨迹转换到机器人基坐标系下实现轨迹的编程跟踪。实验结果表明，利用该光笔得到的单点最大误差为0.63 mm，姿态最大误差为2.1432°，示教轨迹最大误差为0.73 mm，所提出的示教方法能够实现机器人高精度、高效率示教。

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16. 热处理对激光定向能量沉积GH5188钴基合金微观组织与力学性能的影响

卢海飞, 王振宇, 罗开玉, 鲁金忠

中国机械工程 2026, 37 (6): 1305-1317. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.06.004

摘要（1240）

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PDF（pc）（13887KB）（32）

采用激光定向能量沉积（LDED）工艺制备了GH5188合金，研究了不同固溶处理温度对沉积层微观组织及力学性能的影响规律。结果表明，沉积态组织主要呈现外延生长的粗大柱状晶，基体为γ-Co相，晶界处富集M₂₃C₆共晶碳化物；固溶处理促进了溶质元素的偏聚，为再结晶提供了额外的形核位点，从而加速了再结晶过程并实现了晶粒细化；同时，沿晶界分布的粗大不规则γ-Co/M₂₃C₆共晶相被细化为弥散分布的颗粒状析出相，有效增强了沉淀强化效应。经1180 ℃保温1 h处理后，LDED成形GH5188合金获得了良好的强塑性匹配，极限抗拉强度和延伸率分别达到了857 MPa和42%。固溶处理能够有效改善沉积态组织中晶粒粗大及析出相分布不均的问题，从而提高LDED成形GH5188合金的力学性能。

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17. 小样本下基于比能值和ELM-AdaBoost的数控铣削能效优化模型构建方法

鲍宏, 杨硕, 姚航, 李亚鹏

中国机械工程 2026, 37 (4): 821-830. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.04.006

摘要（1237）

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PDF（pc）（2560KB）（73）

针对数控铣削过程能效数据采集成本高、传统数控铣削能效模型在小样本数据下预测精度低的问题，提出了一种基于比能值和极限学习机（ELM）-自适应增强算法（AdaBoost）的能效优化模型。通过正交试验设计获取试验数据，构建基于比能值的机理模型，结合ELM与AdaBoost形成ELM-AdaBoost数据模型，最后集成能效预测模型，在保证预测精度的同时有效减少模型对数据量的需求。建立以最小比能值和最低加工成本为目标的能效优化模型，通过非支配排序遗传算法Ⅱ和熵权- TOPSIS进行最优工艺参数求解与优化，加工试验验证了提出方法的可行性。

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18. 大语言模型驱动的产品低碳设计知识建模方法

余昇, 何斌

中国机械工程 2026, 37 (4): 814-820. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.04.005

摘要（1235）

HTML （14）

PDF（pc）（3247KB）（82）

针对产品低碳设计知识多源异构、语义建模复杂等问题，提出了一种大语言模型驱动的低碳设计知识建模方法。构建了涵盖产品结构、低碳要素及性能约束的领域本体，实现从结构设计到性能验证的语义层次表达；提出了基于大语言模型的数据标注范式，通过双路径协同实现低碳设计数据的自动化语义标注；设计了基于对比学习的知识抽取模型，通过对比学习增强BERT对语义边界进行识别，以此改进集合预测网络的语义编码，实现多实体、多关系的精确抽取。结果表明，该方法在精确率、召回率和F1值方面分别达到84.2%、82.7%和83.4%，为低碳设计知识的语义建模提供了智能化路径。

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19. 数据与模型融合迁移的再制造产品可靠性动态预测方法

冯雨康, 朱硕, 江志刚, 鄢威, 张华

中国机械工程 2026, 37 (4): 1007-1015. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.04.025

摘要（1227）

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针对再制造产品可靠性因数据样本少而导致其服役过程中可靠性状态难以准确预测的问题，提出了融合相似产品物-场退化数据与模型迁移微调的再制造产品可靠性动态预测方法。首先，利用物-场模型分析影响产品可靠性的“物性”与“场性”退化指标，利用线性回归模型构建反映产品多维物-场退化特征的综合退化指标，并设计一个三阶段相似性计算方法来筛选和迁移相似产品历史退化数据以扩充样本。然后，针对相似产品历史物-场退化数据的空间耦合性和时间依赖性特征，建立基于卷积长短期神经网络的可靠性预测模型。进一步，通过深度迁移技术动态调整预测模型参数，提高模型对再制造产品在个性化服役场景下的可靠性预测精度。最后，以某再制造主轴系统为例对所提预测方法进行验证，预测结果的决定系数（R²）达到0.92，表明了该方法的有效性。

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20. 面向增材制造的生态设计：知识驱动的技术框架与应用

王亚男, 彭涛, 熊异, 王黎明, 唐云龙, 唐任仲

中国机械工程 2026, 37 (4): 780-791. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.04.002

摘要（1206）

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为了开发具有环境可持续性的增材制造零部件，明确了面向增材制造的生态设计（EcoDfAM）概念内涵及所需知识体系，并融合多种智能技术，提出了一种知识驱动的EcoDfAM技术框架，该框架共三层，即知识来源层、知识模型层、设计服务层。以金属粉床熔融制造的飞机机翼处液压系统阀体零件为例，对所提框架进行了应用分析与讨论，结果表明，所提的融合本体、机器学习、知识图谱等技术的框架能够有效整合EcoDfAM所需的多领域复杂专业知识，并通过灵活重用知识产生生态设计推荐方案。该研究可用于开发智能设计顾问系统，通过在不同设计阶段提供合适的知识指导设计师，有效提高增材制造零部件生态设计过程的效率和质量。

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21. 基于IWOA-IECA-BiLSTM模型的刀具磨损监测

包振科, 曹华军, 秦逢泽, 陈志祥, 陶桂宝

中国机械工程 2025, 36 (12): 2936-2943. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2025.12.016

摘要（1179）

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为了提高加工过程中刀具磨损监测精度，提出一种基于改进的鲸鱼优化算法（IWOA）和改进的高效通道注意力机制（IECA）的双向长短期记忆网络（BiLSTM）模型。通过对PHM2010刀具磨损数据进行片段截取并提取多域特征，再结合皮尔逊系数筛选得到刀具磨损强相关特征。输入特征训练模型，模型中BiLSTM模块能有效捕捉数据中的时序特征；IECA注意力机制模块能提高特征表征能力；IWOA模块能优化模型超参数，进一步提高模型精度。最后基于三折交叉验证测试模型性能，并与其他多个模型进行对比，结果表明，IWOA-IECA-BiLSTM刀具磨损监测模型在多数测试集上具有最佳表现，在C₁、C₄、C₆三个测试集上均方根误差分别低至6.5、12.46、9.28。

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22. 制造场景驱动的机械加工过程碳排放预测与不确定性分析方法

孔琳, 曾庆良, 王黎明, 李方义, 张鑫, 逯振国, 王桂杰

中国机械工程 2026, 37 (4): 948-958. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.04.019

摘要（1177）

HTML （6）

PDF（pc）（4024KB）（58）

针对传统碳排放预测方法中制造信息多源异构、参数不确定性强等突出问题，整合加工、能源、资源、排放多维影响因素，识别并定义制造场景，实现了碳排放影响因素的统一表征与描述；融合随机森林的决策树集成机制与贝叶斯算法的自适应超参数优化，形成了“特征筛选-模型训练-参数调优”的三阶预测体系，支持碳排放的高精度预测；构建了蒙特卡罗-贝叶斯优化随机森林不确定性分析方法，甄别碳排放敏感参数并量化其影响，通过参数优化改进来提高可靠性。以风机叶片加工为例验证预测方法的有效性，结果表明，该方法的碳排放预测结果拟合度良好，经不确定性分析后变异系数降低0.0347，显著提高了预测结果可靠性与决策支撑能力。

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23. 基于贝叶斯优化时间卷积网络的工业机器人能耗预测

肖伟, 张聪, 陈绪兵

中国机械工程 2026, 37 (4): 831-836. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.04.007

摘要（1135）

HTML （8）

PDF（pc）（11630KB）（77）

为了实现在线、高效的工业机器人能耗预测，提出了一种基于贝叶斯优化时间卷积网络（TCN）的方法，通过TCN建立了运动学参数与机器人能耗之间的非线性映射关系，有效地捕捉了能耗预测数据的时序特征，通过贝叶斯方法对模型中的超参数进行寻优，提高了能耗预测模型的精度。IRB 1600-10/145工业机器人消融实验和对比实验结果表明，所提出的方法在无负载和1.5 kg负载下机器人平均总能耗相对误差分别为1.04%和1.78%，优于目前常用的其他能耗预测模型。

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24. 超声赋能线材表面节能干燥试验技术研究

顾文婷, 陈修泓, 冯少科, 严鲁涛, 高亚祥

中国机械工程 2026, 37 (4): 866-874. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.04.011

摘要（1071）

HTML （14）

PDF（pc）（3396KB）（60）

现有线材干燥采用的高速气流吹除工艺方法存在线材表面液膜极薄、气流作用面积小等问题。将超声能量作用于线材结构，使固液接触面高频振动，产生超声雾化效果。建立了超声雾化与高速空气射流的能耗模型，并围绕超声功率和液滴体积等关键参数开展对比试验测试。研究结果表明：超声通过毛细波与声空化诱发液滴快速铺展与雾化，液膜去除效率显著快于空气射流；在液滴体积10 $μ L$ 、作用时间18 ms下，360 W超声去除率达到84.37%，而450 W高速空气射流对液膜的去除率仅为8.58%；能耗上，在实现同等去除效果的条件下，超声相比空气射流可使系统能耗至少降低约46.67%，表明超声赋能为线材表面快速、节能地除水干燥是可行的。

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25. 自冲铆接头动态响应分析等效模型研究

邱康博, 宋海生, 张胜兰, 郭昊天, 杨娜, 王文鑫

中国机械工程 2026, 37 (4): 913-919. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.04.015

摘要（1036）

HTML （17）

PDF（pc）（2573KB）（68）

汽车车身在实际运行中时刻处于复杂路况导致的动态载荷作用下，而目前对自冲铆接（SPR）的研究集中于静态载荷响应分析，缺乏动态载荷的响应分析。提出了一种基于质量弹簧系统的自冲铆接接头动态建模分析方法。利用ABAQUS有限元分析识别自冲铆接头的拉伸、剪切刚度参数，将自冲铆接头与板材之间的连接抽象成为质量弹簧系统之间的连接关系；搭建了SPR三自由度非线性动态响应模型，利用有限元仿真对SPR动态响应等效模型进行验证。研究结果表明，SPR三自由度非线性动态响应模型可以实现对自冲铆接头动态响应的高效、准确预测。

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26. 基于图检索增强生成的报废动力电池拆解序列规划

王航, 鄢威, 张绪美, 朱硕, 江志刚, 朱泽睿

中国机械工程 2026, 37 (4): 967-976. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.04.021

摘要（1026）

HTML （5）

PDF（pc）（3829KB）（62）

针对报废动力电池拆解知识难以复用所导致的序列生成效率低下问题，融合知识图谱（KG）在结构化知识表征与大语言模型在语义推理方面的互补优势，提出了一种基于图检索增强生成的报废动力电池拆解序列规划方法。首先提出基于KG标签匹配的子图生成方法，通过Cypher查询语言形成待拆解特定型号电池的专属拆解序列子图；然后建立基于混合检索和重排序的拆解知识粗粒度检索机制，以实现对目标电池组件的精确定位；最后，构建基于层级约束关系多跳推理的拆解知识细粒度检索模式，通过提取与组件关联的拆解序列信息，利用大语言模型实现拆解序列的智能生成。实验结果显示，所提方法在5种主流动力电池拆解序列生成上实现93.9%的准确率，展现出优异的可行性和有效性。

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27. 面向QT550-5激光硬化工艺参数的可解释性模型构建与优化

梁强, 陈红, 郑银鹏, 王兵, 杜彦斌, 龙帅

中国机械工程 2026, 37 (4): 900-912. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.04.014

摘要（1003）

HTML （16）

PDF（pc）（7418KB）（120）

为实现对球墨铸铁QT550-5表面激光硬化及其加工工艺参数的优化，构建了QT550-5激光硬化温度场与相变场耦合的有限元模型，以激光功率、扫描速度和搭接率为实验变量，将试样的硬化层深度和熔凝层深度作为优化目标，采用拉丁超立方抽样进行实验设计，并基于实验数据构建贝叶斯优化的多任务神经网络预测模型，进一步引入沙普利加性解释方法进行可解释性分析，明确各参数对激光硬化结果的贡献机制。采用多目标河马算法进行工艺参数寻优，并采用熵权法结合逼近理想解排序法构建一种综合评价体系，对非劣解集排序得到最佳工艺参数组合。最后采用最佳工艺参数组合进行实验验证，结果表明，QT550-5表面硬化效果显著。

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28. 刀具表面微织构与微量润滑协同技术研究进展

牛秋林, 朱陈一, 吴炳辉, 张晟逢, 郭涛, 高菁忆

中国机械工程 2026, 37 (4): 885-899. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.04.013

摘要（1001）

HTML （15）

PDF（pc）（5353KB）（73）

回顾了近年来微量润滑（MQL）与微织构刀具技术在难加工金属材料（DMMs）切削加工中的研究进展，重点分析了两者的协同机理及其对DMMs切削加工性能的影响。相较于干切削，微织构+MQL协同作用可使平均切削力减小25%~48.3%，切削温度下降20%~50%，表面粗糙度减小15%~40%，刀具寿命延长1.5~2.4倍。总结了现有研究在以下方面尚待加强：一是协同机制的定量理论模型；二是针对不同材料的适应性分析；三是工业化条件下长期稳定性的实验验证。未来的研究应集中于构建基于热力学和摩擦学行为的定量协同模型，特别是在钛基合金和铝基合金等高强度、高温材料加工中的应用优化，并通过实际工况下的长期效能评估来验证其工业应用价值。

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29. 面向客户收益的云制造机床服务资源非合作博弈节能调度

周丽蓉, 陈子翰, 王光存, 孔琳, 曾贵源, 任亚运

中国机械工程 2026, 37 (4): 855-865. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.04.010

摘要（994）

HTML （6）

PDF（pc）（3157KB）（47）

为解决云制造中机床资源竞争和客户利益冲突，推进制造服务能效均衡转化为客户收益，提出了一种基于非合作博弈的云制造机床资源节能调度方法。以时效型、能效型、经济型、质量型、综合型为5类客户偏好，构建了面向客户收益的云制造机床设备节能调度模型，采用改进非合作博弈遗传算法求解纳什均衡。分析了基于客户价值分类的差异化折扣策略对调度结果的影响趋势。以徐工集团典型工程机械产品的多种油缸活塞杆零件制造为例进行仿真试验，结果显示，所提方法使客户制造任务平均收益提高4.1%，任务能耗最高下降28%。

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30. 基于直觉正态云的退役机械产品拆解序列方案决策

张洪浩, 韩涛, 张绍琳, 王丹琦, 田广东, 黄忠伟

中国机械工程 2026, 37 (4): 999-1006. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.04.024

摘要（994）

HTML （6）

PDF（pc）（5447KB）（62）

针对退役机械产品在复杂模糊环境中拆解序列方案排序困难的问题，提出了一种基于直觉正态云（INC）模糊理论的主客观权重融合的混合多属性决策方法。通过分析产品拆解特点，从环境、经济和人本3个维度建立了综合的退役机械产品拆解序列方案选优指标体系；结合蒙特卡罗模拟和云模型距离对交叉熵和完全一致性方法进行改进，确定指标融合权重；采用INC-折中正负理想解排序法对备选拆解序列方案进行排序以确定最优方案。最后以退役火电机组为例进行验证，通过比较不同赋权方式、决策方法对决策结果的影响，验证了所提方法的科学性和有效性。

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31. 航空发动机涡轮叶片光固化增材制造陶瓷型芯轻量化结构力学性能研究

杨浩秦, 单忠德, 闫丹丹, 吴润谋, 孔祥浩

中国机械工程 2026, 37 (6): 1353-1361. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.06.007

摘要（991）

HTML （7）

PDF（pc）（4146KB）（47）

面向航空发动机涡轮叶片铸造用陶瓷型芯的轻量化制造需求，基于光固化增材制造技术，系统研究了点阵结构拓扑优化设计及其力学性能调控机制。通过变密度拓扑优化方法对12类单体结构进行仿真分析，结合航空发动机涡轮叶片铸造用陶瓷型芯实际工况载荷，研究了单体类型、晶格尺寸与填充方向对轻量化结构性能的影响规律。研究结果表明：三角形蜂窝与六边形蜂窝结构因平面连接特性及协同应力分散机制，相较曲面/梁杆结构具有更优承载性能；晶格尺寸为1.5 mm的三角形蜂窝结构在UVW填充方向下力学性能较佳（等效应力15.05 MPa）。基于优化参数成功制备氧化硅基陶瓷型芯，其尺寸误差小于±0.05 mm，常温抗弯强度达30.7 MPa。

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32. 熔滴复合电弧增材制造钢/铅双金属结构界面特性与剪切失效分析

李志强, 杜军, 崔骜, 万志豪

中国机械工程 2026, 37 (6): 1296-1304. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.06.003

摘要（988）

HTML （5）

PDF（pc）（12299KB）（30）

针对目前国防装备领域钢/铅粘接结构存在黏结层易脱落、强度退化等问题，提出一种将熔滴沉积技术与钨极惰性气体（TIG）电弧焊接相结合的熔滴复合电弧增材制造新方法，以实现钢/铅结构的直接冶金结合。为检验钢/铅双金属结构成形试样的界面结合状态，开展了界面组织结构及力学性能表征测试。结果表明，钢/铅界面近熔池区域形成了Fe-Sn/Fe-Sb系金属间化合物（IMC），其IMC厚度从熔池中心向边缘非线性递减，熔池区域硬度峰值达到746HV；拉剪试样断裂位于铅合金侧，表明界面结合优异，最高剪切强度达49.6 MPa，高于工程应用标准（10 MPa）；失效分析发现断口呈现韧-脆性混合断裂特征，裂纹可能萌生于IMC层微孔聚集区以及界面残余应力集中区。

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33. 车门限位多自由度激励的刚柔耦合识别及关门窗框抖动优化

李成展, 郭鹏程, 徐从昌, 李落星, 肖永富, 蒋淑霞

中国机械工程 2025, 36 (11): 2792-2800. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2025.11.038

摘要（954）

HTML （2）

PDF（pc）（13546KB）（95）

针对传统NVH分析很难准确提取和预测车门转动过程中的动态激励与响应的难题，提出一种基于刚柔耦合识别多自由度激励的方法并应用于振动传递函数的分析。以某车型在关门过程中出现的窗框异常抖动为研究目标，采用多体动力学方法建立整车刚柔耦合分析模型，提取限位器安装点的多自由度加速度动态激励进行传递函数分析。仿真与试验对比结果表明，两者均在12 Hz处出现较为一致的振动加速度峰值，验证了刚柔耦合模型的准确性。基于此，通过仿真分析了影响关门过程窗框抖动的关键因素，得出以限位器结构为核心优化目标。据此提出优化方案，并进行动态激励下的振动传递函数分析，研究结果表明，优化限位器结构能够显著降低关门过程的窗框抖动水平。

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34. 多寿命特征下再制造机电产品全工作域可靠性设计研究进展

杨洁, 江志刚, 朱硕, 陈鑫, 张华

中国机械工程 2026, 37 (4): 987-998. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.04.023

摘要（940）

HTML （6）

PDF（pc）（3842KB）（110）

再制造机电产品可靠性低因多方面因素作用：复杂多变的工况场景即跨工作域性能差异，产品各物场单元物理、技术、经济多属性寿命的不平衡性以及不同寿命期内不同工作域下可靠性演变的不一致性，导致产品可靠性提升困难。为此，全工作域可靠性设计研究应运而生，通过探究其设计内涵提出多寿命特征下全工作域可靠性设计框架；基于所提框架从可靠性设计方案的生成到优化等方面综述基于寿命特征的再制造产品全工作域可靠性演化、再制造产品可靠性设计、再制造产品可靠性多目标优化等代表性研究，进而讨论当前研究面临的挑战；最后，总结当前研究重点并提出未来可靠性设计的发展方向。

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35. ZrO₂生物陶瓷挤出成形支架及其性能研究

姜世杰, 郭佳欣, 刁龙越, 刘显赫, 王金榜, 王宁

中国机械工程 2026, 37 (6): 1345-1352. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.06.008

摘要（937）

HTML （6）

PDF（pc）（2267KB）（27）

以氧化锆为原材料，结合五组分黏合剂，自主制备了陶瓷粉末/聚合物复合丝材；然后利用陶瓷材料挤出成形技术（CME）制备了生坯试件；进而通过脱脂烧结工艺完成了高精度多孔ZrO₂生物陶瓷支架的成形；最后通过实验表征了支架的物理属性、微观结构、力学性能及生物相容性等参数，揭示了CME制品工艺-结构-性能间的关联。研究结果表明：烧结支架试件密度达5.90~5.99 g/cm³（相对密度97.44%～98.99%），孔隙率稳定可控，且各向同性收缩有效避免了传统烧结的尺寸畸变；支架表面亲水性优异，力学性能与人体骨组织相匹配，且生物安全性良好（细胞活力大于60%）。

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36. 基于响应面法与改进灰狼算法的柔性电路喷墨打印工艺优化

郭炯棋, 于攀宇, 刘清涛, 吕景祥, 张义超

中国机械工程 2026, 37 (6): 1383-1392. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.06.011

摘要（878）

HTML （5）

PDF（pc）（3780KB）（25）

设计了导电线路喷墨打印的正交试验方案，通过响应面法建立了导线电阻和线宽的回归模型，分析了不同打印参数对电阻和线宽的影响。建立了以打印速度、基板温度、打印层数为优化变量，以最小化阻值、线宽为优化目标的多目标优化模型，使用改进的灰狼算法对模型进行求解，确定了最优工艺参数。通过实验验证了回归模型精度以及打印效果，结果表明：在打印速度为39 mm/s、基板温度为120 ℃、打印层数为8的最优打印参数下，导线电阻值为5.8 Ω，线宽为128.804 µm。与验证实验线路平均电阻值和线宽值相比，最优参数下的导线电阻值和线宽分别减小了66.8%和61.3%，电阻和线宽的实际值与预测值之间的平均相对误差分别为3.88%和2.91%。最后，设计并打印了微带天线、螺旋电路、RFID标签等3种功能件，验证了所提方法的可行性。

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37. 316L不锈钢电弧增材制造轨迹规划与验证

李欢, 高振泽, 曾才有, 王磊磊, 李银银, 曾云

中国机械工程 2026, 37 (6): 1318-1324. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.06.005

摘要（838）

HTML （1）

PDF（pc）（3194KB）（14）

选择具备多节点的典型复杂结构的316L奥氏体不锈钢汽车轮毂为对象开展电弧增材制造轨迹规划研究。首先在确定层重叠率和搭接系数的基础上，将车轮毂试件模型分解为多类薄壁及厚度的网格结构，并进行节点简化构成Euler回路；然后通过Fleury算法结合Euler回路理论得到优化的路径，同时采取复合路径填充方法规划了层间填充方式。最后通过不同层间的红外测温以及实时电弧与熔滴过渡的图像跟踪的对比验证了轨迹规划方法的合理性。结果表明，基于Fleury算法的轨迹规划所获得的316L奥氏体不锈钢电弧增材沉积件成形良好，复合填充方法下未出现局部填充不足的缺陷；规划路径中的电弧作用阶段占总过程的70.62%，有效避免了节点交叉，且熄弧次数比未规划时减少2次。层间温度历程相似，且每层的熔池过渡基本一致，说明所采用的轨迹规划方法基本合理。

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38. 基于改进灰狼算法的液滴碰撞扩散动态行为预测研究

于智勇, 李昕, 王正茂

中国机械工程 2026, 37 (6): 1393-1401. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.06.012

摘要（837）

HTML （4）

PDF（pc）（4446KB）（19）

为探究液滴撞击与铺展动力学行为，提高液滴铺展工艺参数设计效率，基于有限元模型建立了智能优化算法的数据集，并提出了一种基于改进灰狼优化算法的极限学习机（ELM-IGWO）预测模型。以液滴初始直径、速度、高度以及材料的接触角作为输入，液滴最大铺展直径和中心厚度为输出，对液滴撞击与铺展的动力学行为进行了预测。通过与反向传播神经网络、遗传算法优化反向传播神经网络、极限学习机以及传统的灰狼优化极限学习机模型进行比较，发现所提算法在预测液滴撞击和扩散的动态行为方面具有更高的准确性。此外，利用基于人工神经网络的改进型多目标非支配排序遗传算法对液滴撞击与铺展的工艺参数进行优化，实验结果表明，预测的最大铺展直径与实验数据的平均相对误差为3.54%，中心厚度的预测误差为5.71%。

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39. 新型可变形串联管道检测机器人：设计、建模及实验

张益鑫, 苗忆南, 易智恒, 万文静, 王兴坚, 曾松, 王少萍

中国机械工程 2025, 36 (09): 2140-2149. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2025.09.026

摘要（813）

HTML （14）

PDF（pc）（4346KB）（217）

面向油-气管道日常维护和检测的重大需求，提出了一种具有自适应变形能力的模块化管道检测机器人RoboChain-Ⅰ。与多数轮式管道机器人不同，该机器人采用细胞启发的模块化仿生设计，具备更灵活的关节冗余转动自由度，可根据管道形状及管径变化主动变形。单体模块采用双轮独立驱动，前后各设置一对俯仰、偏航作动机构，模块间由可被动伸缩的弹簧阻尼支撑结构或可控电磁吸附分离的刚性结构连接，提高了机器人复杂管道通过能力和适应性。对机器人管道内运动受力进行建模，利用Adams实现其运动学仿真，对模型设计参数选择进行了验证。最终，RoboChain-Ⅰ完成了地面、直管、弯管、变径管道及整机子母主动分离的通过实验，验证了机器人在175~440 mm管径范围内实现三维复杂管网检测作业的有效性和可靠性，最大运动速度达0.87 m/s（地面）与0.4 m/s（管内）。

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40. 滚齿刀具和控制参数超启发优化与决策

曹卫东, 汪袁烁, 李闽榕, 陈富祺, 陈行政, 吴电建, 胡可心

中国机械工程 2026, 37 (4): 846-854. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.04.009

摘要（793）

HTML （6）

PDF（pc）（3596KB）（63）

为研究滚齿刀具和控制参数优化中的启发式算法自动选择问题以及用户对加工性能看重程度模糊表达下的参数决策问题，提出了一种基于改进超启发算法和模糊优劣解距离法（TOPSIS ）的滚齿刀具和控制参数优化与决策方法。使用谱聚类算法根据历史加工数据确定滚齿参数的上下限；以碳排放量、切削时间和质量为优化目标，使用改进的多目标超启发算法获取优化滚齿参数（非支配解）；采用模糊TOPSIS对优化滚齿参数进行排序以获取最符合用户要求的参数。最后通过实验验证了方法的可行性和有效性。

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