中国机械工程

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1. 机理与数据融合驱动的复杂航空复材部件关键装配误差元素辨识方法

郭飞燕1, 张辉2, 宋长杰1, 张硕1

中国机械工程 2025, 36 (07): 1530-1543. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2025.07.016

摘要（1753）

PDF（pc）（6423KB）（331）

复杂航空复材产品的装配中，考虑零件受力变形、多装配参数等因素，建立定位装夹、连接、下架回弹等关键装配环节的变形误差源模型，修正表示误差传递关系的雅可比旋量矩阵，构建装配误差传递机理模型；建立以装配误差为基础的支持向量回归模型，构建机理模型与数据模型的融合模型；依据装配误差机理模型计算值与实际偏差的预测补偿模型，采用Sobol灵敏度分析方法计算不同误差元素的全局灵敏度系数，辨识了对装配精度影响较大的关键误差元素。最后，以某机翼盒段装配为例验证了所提方法的有效性。

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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（1620）

HTML （14）

PDF（pc）（1816KB）（91）

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. 考虑有限AGV运输资源的柔性作业车间调度研究

张国辉, 蔡翌豪, 李志霄, 郭胜会, 张海军

中国机械工程 2025, 36 (08): 1811-1823. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2025.08.016

摘要（1521）

HTML （2）

PDF（pc）（3435KB）（120）

针对智能制造环境中有限自动导引车（AGV）运输资源的柔性作业车间调度问题，以最小化最长完工时间、总能耗和工件的交货期惩罚值为目标，建立有限AGV运输资源的集成调度模型。提出一种改进的非支配排序遗传算法（NSGA-Ⅱ），针对集成调度模型构建三段式编码方案，设计三种初始化规则提高初始种群的质量和多样性。结合关键路径，提出一种改进的变邻域搜索以增强算法的局部搜索能力。实验部分采用多种评价指标与其他算法进行对比，实验结果表明：在不同规模标准测试算例和航空企业实际生产案例下，所提算法均能有效求解有限AGV运输资源的集成调度问题。同时分析不同AGV数量下集成调度模型的有效性，得出柔性作业车间中AGV数量符合边际效应递减规律的结论，为实际制造车间配置AGV提供了参考。

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4. 凸轮轴高速磨削烧伤机理分析与在线监测系统研究

邓朝晖, 卓荣锦, 陈敬强, 葛吉民, 吕黎曙, 刘伟

中国机械工程 2025, 36 (08): 1784-1795. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2025.08.014

摘要（1510）

HTML （2）

PDF（pc）（5261KB）（81）

凸轮轴非圆轮廓高速磨削过程容易发生磨削烧伤，导致表面质量和使用寿命下降甚至报废，因此开展了凸轮轴高速磨削烧伤机理分析与在线监测系统研究。探讨了工艺参数对磨削烧伤的影响规律，通过表面形貌和硬度分析提出了磨削烧伤量化评价方法；利用频域和时频域分析方法进行信号处理与特征提取，并分析了传感信号与磨削烧伤的关系；基于ReliefF提取了与磨削烧伤具有高相关性的AE信号特征，基于遗传算法-支持向量机（GA-SVM）建立了磨削烧伤监测模型并进行了实验验证。开发了凸轮轴高速磨削烧伤在线监测系统并实现了应用。

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5. 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（1509）

HTML （1）

PDF（pc）（5627KB）（127）

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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6. 新能源汽车动力电池系统的集成化设计技术

时培成1, 单子贤1, 朱海龙1, 海滨2, 王磊2, 陆发燕2

中国机械工程 2025, 36 (07): 1611-1623. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2025.07.024

摘要（1494）

PDF（pc）（6886KB）（128）

阐述了新能源汽车动力电池系统的集成化设计技术，通过分析无模组、电池底盘一体化和电池车身一体化等技术展现了它们在空间利用、续航里程、成本控制等方面的优势。其他典型电池技术通过结构创新、热管理优化和快充方案推动了汽车产业的发展。从智能集成、可持续性材料和标准化三个方面展望了动力电池系统集成化技术的发展方向。

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7. 基于多源信息融合和集成学习的薄壁件铣削加工变形误差预测

尹佳1, 郑健2, 刘尧3, 贾保国1, 段晓蕊1

中国机械工程 2025, 36 (06): 1261-1268. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2025.06.013

摘要（1493）

PDF（pc）（5304KB）（60）

在实际加工过程中，薄壁件加工精度易受到切削力、强迫振动、颤振、工件几何特征、材料等因素影响，导致薄壁件变形难以预测和控制。提出了一种多源信息融合的薄壁件铣削加工变形误差预测方法，融合加工过程信息和振动信号等数据，基于Stacking集成学习思想构建薄壁件铣削加工变形误差预测模型，并进行了实验验证。对比实验表明，相比于常规数据驱动方法，所构建模型的鲁棒性和准确度更高，实用性更好。

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8. 玻纤质量分数对长玻纤增强聚丙烯水驱动弹头辅助共注塑管件的影响

廖钱生1, 3, 柳和生2, 匡唐清2, 刘家豪2, 张伟2

中国机械工程 2025, 36 (06): 1329-1337. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2025.06.020

摘要（1491）

PDF（pc）（6799KB）（60）

为研究玻纤质量分数对以长玻纤增强聚丙烯为外层材料、纯聚丙烯为内层材料的水驱动弹头辅助共注塑成形(W-PACIM)管件的影响，采用试验方法分析了玻纤质量分数对管件残余壁厚、玻纤取向分布规律及管件耐压性能的影响规律及影响机理，结果表明：随着玻纤质量分数的增大，管件总残余壁厚先减小后增大；管件外层根据玻纤取向的分布特点可分为近模壁层、中间层和近界面层，且玻纤沿熔体流动方向的取向由外而内逐层升高，随着玻纤质量分数的增大，外层玻纤分布均匀性降低；管件的耐压性能先增后减，玻纤质量分数为20%时，管件耐压性能最好。

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9. 多轴联动超精密车削的对心误差补偿技术

袁家斌, 郭曦鹏, 李蓉, 尹韶辉

中国机械工程 2025, 36 (07): 1397-1406. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2025.07.001

摘要（1423）

PDF（pc）（9879KB）（100）

针对非球面加工面形误差无法有效补偿的问题，提出了XZB三轴联动超精密加工方法。分析了车刀对心误差、车刀半径误差、刀尖对B轴回转中心误差对工件面形精度的影响，并提出相应的补偿方法。开展了镀镍凸非球面工件车削加工实验。采用XZB三轴联动车削加工方式后，工件面形误差由0.6774 μm降为0.0749 μm。实验结果表明，相较于XZ两轴联动车削加工方式，XZB三轴联动车削加工能有效提高小口径非球面的面形精度和表面质量。

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10. 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（1295）

HTML （0）

PDF（pc）（2976KB）（63）

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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11. 带钢平整过程中C翘机理及治理策略

杨永辉1, 张冀1, 谭海龙1, 牛百草1, 白振华1, 2, 3

中国机械工程 2025, 36 (06): 1345-1351. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2025.06.022

摘要（1286）

PDF（pc）（1401KB）（67）

为了解决带钢在平整过程中出现C翘缺陷问题，优化了带钢平整过程中的工艺参数，开发了一套带钢C翘预报及治理策略。从轧制过程、工艺润滑制度及防皱辊/防颤辊对带钢受力的影响三个方面分析了C翘的形成机理；在半平面无限体假设下对带钢进行受力分析，得到出口带钢水平方向各处在厚度上的应力分布，得到带钢厚度方向上最大和最小横向延伸量，进而通过几何关系得到带钢C翘的高度；找到一组最优防皱辊/防颤辊的高度设定值使综合控制目标函数最小，控制带钢厚度方向的延伸量，达到了减小C翘高度的目的。将模型及治理策略应用到国内某平整机组，C翘高度预报误差控制在10%以内，机组最大翘曲范围从1.4~6.5 mm降低到0.9~4.5 mm。结果证明C翘预报及治理策略满足生产需求，翘度值明显减小，降低了机组因翘曲造成的返修率。

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12. 复杂形状零件单点渐进液压成形厚度分布研究

尚苗, 李言, 山顺坤, 杨明顺

中国机械工程 2025, 36 (06): 1338-1344. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2025.06.021

摘要（1283）

PDF（pc）（10225KB）（78）

为了分析和提高复杂形状零件的单点渐进成形性能，提出了一种由单点渐进成形和液压成形混合而成的新工艺，用于制造具有尖顶结构的多特征零件。设计了目标制件的成形过程，建立了厚度理论预测模型，分析了不同液压参数在不同成形阶段对目标零件厚度分布的影响。实验结果表明，采用新工艺和合适的液压压力可以成形复杂形零件；与无液压辅助的渐进成形相比，有液压辅助时实验轮廓与理论轮廓的几何误差能够从11.44%降低到5.18%；厚度分布规律与辅助压力、成形高度、成形形状等有关，所建立理论模型能够预测复杂形零件的厚度分布。

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13. 基于多元动因驱动的中药制药车间动态调度建模与优化

赵培瑞1, 邓超1, 朱波1, 闫文斌1, 梁敏2, 谌敏2

中国机械工程 2025, 36 (06): 1247-1260，1299. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2025.06.012

摘要（1260）

PDF（pc）（19210KB）（83）

以最小化最大完工时间为优化目标，从原料短缺、临时插单、机器故障等多个动态因素出发构建基于多元动因驱动的中药制药车间动态调度问题(DSP-CMMPW-MDF)模型，并提出一种基于Q-learning的改进人工蜂群(IABC-QL)算法进行求解。在IABC-QL算法中，采用了反向学习策略生成初始种群以确保种群个体的高质量和多样化。为提高算法的深度挖掘能力，设计了融合Q-learning的5种局部搜索操作。在此基础上将上述所提DSP-CMMPW-MDF模型和算法运用于某中药制药颗粒剂生产车间，结果表明，所提模型能够有效提高生产系统在面对不确定性因素时的灵活性和适应性，与现有算法对比结果验证了所提算法的有效性。

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14. 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（1240）

HTML （0）

PDF（pc）（2868KB）（59）

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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15. 数控机床可靠性的故障模式、影响及危害分析研究现状及发展趋势

田海龙1, 2, 孙雨治1, 2, 杨兆军1, 2, 刘志峰1, 2, 陈传海1, 2, 何佳龙1, 2

中国机械工程 2025, 36 (07): 1430-1441. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2025.07.005

摘要（1232）

PDF（pc）（1000KB）（145）

故障模式、影响及危害分析在数控机床可靠性维护中发挥着重要作用，当前研究聚焦于多元因素综合评估、多源层次信息集成、多分析方法集成和动态特性建模四个方面。通过系统梳理现有研究成果，剖析了四个方面的优势与现存问题。通过整合行业需求特征，阐述了机床故障模式、影响及危害分析的演进路径，为构建高精度的机床可靠性评估体系提供了理论依据。

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16. 基于局部线性嵌入的制造过程多重共线性参数特征选择

胡胜1, 2, 高冰冰1, 张溪1, 刘登基1

中国机械工程 2025, 36 (06): 1238-1246. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2025.06.011

摘要（1181）

PDF（pc）（7980KB）（68）

针对制造过程中参数众多易引发多重共线性，致使质量指标预测不准确的问题，提出了一种基于局部线性嵌入(LLE)的制造过程多重共线性参数特征选择方法。首先诊断制造过程参数的多重共线性问题，再用最小绝对收缩和选择算子(LASSO)回归方法将其消除；然后用LLE算法对LASSO回归后的参数做特征选择，获得彼此独立的特征空间，并将其输入到鲸鱼优化支持向量机模型(WOA-SVM)中验证所提算法的参数特征选择效果；最后通过案例分析验证了所提方法的有效性。结果显示，与原始数据相比，采用所提出的方法能够在更低的特征空间维度下获取更精确的预测效果，相关系数值高达0.9702，特征选择的准确率增加了24.989%。

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17. 基于改进自抗扰控制的高空风机叶片打磨机器人被动柔顺控制方法研究

李浩, 刘欣荣, 刘仪沁, 范狄庆

中国机械工程 2025, 36 (08): 1832-1841. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2025.08.018

摘要（1167）

HTML （6）

PDF（pc）（3159KB）（110）

为了应对高空中未知干扰，保持高空风机叶片修复机器人末端打磨接触力的恒定，提出了一种基于改进自抗扰控制（ADRC）的机器人被动柔顺控制算法。该算法结合死区补偿和重力补偿算法，充分考虑气动系统气体压缩性、电气比例阀死区特性、打磨过程中倾角变化以及高空作业时未知扰动等问题，采用跟踪微分器过渡输入信号，利用状态观测器观测系统扰动，通过状态误差反馈控制律进行补偿。通过建立控制系统的数学模型并进行仿真分析得出，相比传统比例积分微分（PID）算法，该控制算法在力控制性能和响应速度上均有提升；搭建实验平台进行多种工况实验，实验结果表明，该控制算法系统调节时间缩短44.6%~51.4%，最大误差绝对值减小45.4%~69.4%，误差均方值减小56.5%~91.2%。由此可得，所提算法具有更好的动态响应性能和力控制精度，具有较强的抗干扰能力和鲁棒性，为工程实际应用打下理论基础。

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18. 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（1110）

HTML （0）

PDF（pc）（2880KB）（41）

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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19. 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（1103）

HTML （2）

PDF（pc）（5244KB）（141）

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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20. 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（1089）

HTML （1）

PDF（pc）（2374KB）（44）

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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21. 基于动态输出反馈的汽车横摆与侧倾稳定性控制

尹夕志1, 2, 3, 胡三宝1, 2, 3, 冯智勇1, 2, 3

中国机械工程 2025, 36 (07): 1453-1462. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2025.07.007

摘要（1043）

PDF（pc）（3520KB）（66）

为提高轮毂电机驱动电动汽车在高速、低附着等极限工况下的横摆与侧倾稳定性，建立了车辆横向动力学三自由度多胞型模型，并提出一种鲁棒分层控制策略。通过迭代搜索求得上层降阶动态输出反馈控制器的局部最优解，以同时满足极点配置和H∞性能约束。以轮胎综合负荷率最小为优化目标，求得下层最优的四轮转矩。Simulink和CarSim联合仿真表明：该控制策略能明显提高车辆的稳定性，且对系统参数变化和外界干扰保持鲁棒性。

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22. 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（988）

HTML （2）

PDF（pc）（3560KB）（44）

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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23. 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（976）

HTML （2）

PDF（pc）（1999KB）（9）

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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24. 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（939）

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PDF（pc）（4024KB）（15）

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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25. 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（898）

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PDF（pc）（2560KB）（20）

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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26. 基于轴承退化状态评估和改进图注意力双向门控循环单元网络的轴承剩余寿命预测

宋李俊, 刘松林, 辛玉, 马婧华, 谢正邱

中国机械工程 2025, 36 (07): 1562-1572. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2025.07.019

摘要（889）

PDF（pc）（8759KB）（45）

受工作条件和运行工况影响，滚动轴承全寿命周期的运行状态监测数据存在强噪声干扰，且轴承运行寿命退化呈非线性，严重影响剩余寿命预测的准确性。提出了一种结合高精度故障始发时刻退化状态评估和改进图注意力双向门控循环单元网络的轴承剩余寿命预测方法，并利用XJTU-SY全寿命周期轴承数据集验证了所提方法的有效性。研究结果表明，所提预测方法能有效捕获表征轴承退化状态的深度时空特征，与CNN-LSTM等方法相比，剩余寿命预测精度显著提高。

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27. 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（886）

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PDF（pc）（4238KB）（10）

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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28. 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（882）

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PDF（pc）（2592KB）（11）

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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29. 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（871）

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PDF（pc）（3247KB）（13）

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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30. 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（861）

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PDF（pc）（2573KB）（8）

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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31. 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（858）

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PDF（pc）（3581KB）（72）

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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32. 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（840）

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PDF（pc）（14372KB）（23）

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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33. 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（838）

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PDF（pc）（2295KB）（6）

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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34. 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（834）

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PDF（pc）（11630KB）（10）

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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35. 基于有限元模拟的螺栓退刀槽滚压轮优化及试验研究

牛延昭1, 刘宏伟1, 宋亚丽2, 朱祥龙1, 黄佳美2, 康仁科1

中国机械工程 2025, 36 (06): 1214-1221. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2025.06.009

摘要（826）

PDF（pc）（15061KB）（90）

螺栓退刀槽表面易受应力集中而发生疲劳破坏，为提高螺栓退刀槽表面疲劳抗力，设计了一种螺栓退刀槽滚压工具。利用滚压轮与螺栓退刀槽有限元模拟结果指导滚压轮结构优化，采用确定优化参数的滚压工具进行滚压试验，通过滚压表面质量、断口形貌、疲劳寿命验证滚压轮参数优化的有效性。研究结果表明：当滚压轮材料为YG8、直径60 mm、型面夹角45°时退刀槽滚压表面残余应力结果最优；滚压轮圆弧半径为0.9 mm时残余压应力层最深，1.1 mm时次表层残余压应力值最大，1.2 mm时表面压应力最大。采用三种不同圆弧半径的滚压工具进行试验分析，圆弧半径为0.9 mm的滚压轮滚压后的螺栓疲劳寿命最高，确定了最优滚压工具结构。

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36. 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（813）

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PDF（pc）（3829KB）（11）

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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37. 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（798）

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PDF（pc）（5353KB）（6）

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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38. 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（795）

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PDF（pc）（7418KB）（14）

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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39. 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（792）

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PDF（pc）（3396KB）（9）

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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40. 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（782）

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PDF（pc）（5447KB）（11）

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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