中国机械工程

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1. 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（1735）

HTML （51）

PDF（pc）（1816KB）（134）

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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2. 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（1690）

HTML （3）

PDF（pc）（5244KB）（164）

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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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（1652）

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PDF（pc）（3435KB）（164）

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. 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（1631）

HTML （1）

PDF（pc）（5627KB）（155）

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. 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（1616）

HTML （3）

PDF（pc）（5261KB）（122）

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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6. 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（1601）

HTML （21）

PDF（pc）（3560KB）（225）

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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7. 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（1402）

HTML （0）

PDF（pc）（2976KB）（78）

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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8. 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（1364）

HTML （7）

PDF（pc）（3159KB）（153）

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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9. 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（1342）

HTML （0）

PDF（pc）（6728KB）（81）

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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10. 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（1277）

HTML （8）

PDF（pc）（2295KB）（56）

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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11. 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（1242）

HTML （16）

PDF（pc）（4238KB）（64）

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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12. 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（1233）

HTML （4）

PDF（pc）（1999KB）（49）

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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13. 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（1230）

HTML （2）

PDF（pc）（2880KB）（60）

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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14. 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（1224）

HTML （13）

PDF（pc）（3247KB）（79）

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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15. 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（1221）

HTML （8）

PDF（pc）（2560KB）（69）

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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16. 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（1207）

HTML （7）

PDF（pc）（2592KB）（64）

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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17. 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（1194）

HTML （18）

PDF（pc）（14372KB）（130）

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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18. 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（1169）

HTML （6）

PDF（pc）（4024KB）（56）

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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19. 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（1165）

HTML （1）

PDF（pc）（2374KB）（91）

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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20. 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（1125）

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PDF（pc）（11630KB）（73）

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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21. 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（1057）

HTML （13）

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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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22. 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（1019）

HTML （17）

PDF（pc）（2573KB）（65）

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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23. 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（1011）

HTML （5）

PDF（pc）（3829KB）（56）

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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24. 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（988）

HTML （16）

PDF（pc）（7418KB）（96）

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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25. 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（984）

HTML （6）

PDF（pc）（5447KB）（59）

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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26. 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（984）

HTML （6）

PDF（pc）（3157KB）（44）

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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27. 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（980）

HTML （15）

PDF（pc）（5353KB）（57）

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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28. 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（941）

HTML （2）

PDF（pc）（13546KB）（90）

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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29. 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（921）

HTML （6）

PDF（pc）（3842KB）（103）

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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30. 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（785）

HTML （14）

PDF（pc）（4346KB）（212）

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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31. 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（780）

HTML （6）

PDF（pc）（3596KB）（59）

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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32. 产品全生命周期低碳设计跨组织协同冲突协商模型

陶璟, 杜思琪, 陈樱语, 张滢婕, 盛博

中国机械工程 2026, 37 (4): 792-801. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.04.003

摘要（766）

HTML （14）

PDF（pc）（1668KB）（68）

产品全生命周期低碳设计利益相关主体多、设计环节多、难度大、风险高，各主体间就不同的经济性、技术性、绿色性的多维度性能目标如何进行设计协同与冲突协商，是一个亟需解决的瓶颈问题。阐述了产品全生命周期低碳设计跨组织协同原理，明确了全生命周期低碳设计冲突协商议题生成路径，构建了基于多Agent系统的全生命周期低碳设计多主体多议题协商模型以及基于NSGA-Ⅱ的自动协商决策算法，通过数值仿真验证了所提出协商模型的适用性和有效性，为产品全生命周期低碳设计跨组织协同冲突消解提供了有效的策略依据。

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33. 8Cr4Mo4V轴承钢微观裂纹萌生与扩展机制的分子动力学模拟

马天宇, 巩固, 曹宏瑞, 史江海, 尉询楷, 章立军

中国机械工程 2025, 36 (10): 2179-2189. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2025.10.003

摘要（760）

HTML （119）

PDF（pc）（7456KB）（903）

为研究8Cr4Mo4V轴承钢中渗碳体对基体力学性能及微裂纹萌生与扩展的影响，采用分子动力学方法系统分析了渗碳体的几何参数（如形状、尺寸、位置）对裂纹萌生和扩展的影响机制，并结合内聚力理论研究了界面裂纹扩展特性。研究结果表明：渗碳体显著提高了bcc-Fe基体的力学性能，渗碳体尺寸越小，它对基体力学性能的增强效果越显著；渗碳体的形状和位置对力学性能影响较小，但尖锐的夹杂加速了裂纹扩展，且夹杂的位置决定了裂纹的扩展路径；在bcc-Fe基体与渗碳体间的界面和错向角较大的孪晶界面，裂纹更难萌生。

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34. 基于多维复向特征融合与CNN-GRU的转子不平衡量识别方法

王坚坚, 廖与禾, 杨磊, 薛久涛

中国机械工程 2025, 36 (09): 1905-1915. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2025.09.001

摘要（759）

HTML （11）

PDF（pc）（3434KB）（150）

现有的无试重不平衡量识别算法采用优化算法框架，通过大量迭代运算以逐步逼近最优解，这类策略普遍收敛速度迟缓且易陷入局部极值。为此，利用神经网络直接学习并解析不平衡振动响应与不平衡量之间的复杂映射关系，进而实现不平衡量的高精度识别。通过转子动力学模型进行仿真，构建了带标签的足量不平衡振动数据集。针对不平衡数据的多维复向特性，设计了一种特征融合机制。核心算法层面，结合卷积神经网络（CNN）与门控循环单元（GRU）构建了CNN-GRU混合模型，其中，CNN部分负责从振动数据中提取局部空间特征，GRU负责捕捉振动数据中的时序依赖关系，通过整合空间与时间域的信息，显著增强了模型的泛化能力和识别精度。测试集数据和实验台实验的不平衡量识别结果表明，所提方法可以准确预估识别转子的不平衡量，为无试重现场动平衡提供迅速准确的指导。

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35. 基于SABO-VMD的数控机床元动作单元故障可诊断性评价

葛红玉, 赵展, 郭安祥, 孙佳瑞

中国机械工程 2025, 36 (08): 1774-1783. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2025.08.013

摘要（742）

HTML （1）

PDF（pc）（2765KB）（145）

为了判断并量化元动作单元故障诊断的难度，提出一种元动作单元的故障可诊断性评价方法。利用减法平均优化算法（SABO）优化的变分模态分解（VMD）对元动作单元的故障信号进行分解，利用峭度准则筛选IMF分量，构建基于包络熵的元动作单元特征向量；以余弦距离作为相似性度量指标，将故障可诊断性定量评价问题转换为不同故障模式下振动信号特征向量的相似性度量问题；构建元动作单元故障可诊断性评价矩阵，从而建立元动作单元的故障可诊断性评价指标。最后以蜗轮元动作单元为例进行实验验证分析，结果表明所提方法能够实现元动作单元不同故障模式的可诊断性的定量评价。

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36. 行星滚柱丝杠螺纹加工误差统计分析与国内外对比研究

刘思奇, 魏沛堂, 胡瑞, 杜雪松, 罗莉, 朱才朝, 周鹏亮

中国机械工程 2025, 36 (08): 1713-1727. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2025.08.007

摘要（729）

HTML （8）

PDF（pc）（4720KB）（226）

行星滚柱丝杠副（PRSM）是一种新型精密螺纹传动装置。目前，由于小螺距硬齿面精密螺纹磨削加工困难，PRSM精密螺纹加工精度难以保证，导致国内外产品在承载能力、行程精度及传动效率等性能方面差距显著。选取国内外典型型号PRSM产品开展螺纹加工误差的统计、分析及对比研究。首先利用接触式测量方法检测了丝杠、滚柱及螺母螺纹轴向廓形，并根据梯度阈值法及轴法转换理论等评价技术，对螺纹中径误差、螺距误差、偏心误差及牙型角误差等误差进行评价与统计分析。在此基础上，阐述了丝杠中径锥度、多头螺纹螺距周期性波动等PRSM螺纹典型异常加工结果的产生机理，并针对螺纹加工质量调控提出了相应的工艺优化策略，为国产PRSM螺纹高效精密磨削与性能提升提供了支撑。

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37. 一种新型的SiC金属氧化物半导体场效应管的寿命预测

胡娅维, 方响, 尹传安, 林子俊, 林小卫

中国机械工程 2026, 37 (4): 959-966. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.04.020

摘要（728）

HTML （3）

PDF（pc）（7094KB）（55）

为应对碳化硅金属氧化物半导体场效应管（SiC MOSFET）在高频、高温和大功率密度应用中面临的可靠性挑战，提出了一种新型的融合卷积神经网络、高效通道注意力机制与双向长短期记忆网络的SiC MOSFET寿命预测方法。该方法以漏源极导通电压为核心退化特征，结合异常值剔除、归一化和指数平滑等预处理策略，并通过滑动窗口对退化时间序列进行重构，实现小样本条件下的有效建模。实验对比结果表明，所提方法在预测精度、稳定性和鲁棒性方面均具有明显优势。

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38. 基于Paris模型的滚动轴承全周期疲劳寿命预测

杨慧明, 杨霞, 黄宇齐

中国机械工程 2025, 36 (09): 2003-2010. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2025.09.012

摘要（704）

HTML （8）

PDF（pc）（2078KB）（138）

为预测滚动轴承疲劳寿命，根据轴承裂纹扩展方式建立了修正临界平面，将裂纹由二维扩展转化为三维扩展。将Smith-Watson-Topper-疲劳指标参数（SWT-FIP）法与应力-疲劳寿命（S-N）曲线相结合，基于修正临界平面法和修正Paris模型，以等效椭圆裂纹面积差为疲劳裂纹扩展表征量，计算等效裂纹长度，建立了涵盖裂纹萌生寿命、裂纹扩展寿命和疲劳剥落寿命的滚动轴承全周期疲劳寿命预测模型。利用两种轴承加速寿命试验数据集对全周期疲劳寿命预测模型进行验证，并与L-P模型和原Paris模型进行对比分析，结果表明：相较于原Paris模型和L-P模型，所建立的滚动轴承全周期疲劳寿命预测模型能够更准确地预测轴承疲劳寿命。

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39. 干气密封动环表面的螺旋槽纳秒激光制备

李文倩, 刘战强, 赵金富, 王兵, 蔡玉奎

中国机械工程 2025, 36 (10): 2207-2214. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2025.10.006

摘要（703）

HTML （150）

PDF（pc）（3972KB）（1018）

针对GH4169材质的干气密封动环表面开展了纳秒激光加工螺旋槽工艺的试验研究。利用正交试验和单因素法，揭示激光功率、扫描速度、填充间距和重复频率对螺旋槽槽深和槽底粗糙度Ra的影响规律，确定合适的激光加工参数组合。结果表明，对GH4169合金表面螺旋槽深度影响最大的是激光功率，其次为重复频率以及扫描速度，对槽底粗糙度影响最大的是扫描速度，其次为重复频率和填充间距。采用激光功率18 W、扫描速度40 mm/s、填充间距0.005 mm、重复频率50 kHz时，加工后动环表面螺旋槽能够满足槽深7 μm、槽底粗糙度Ra≤0.8 μm的加工需求。

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40. 基于异构图与改进近端策略优化的退役机电产品选择性拆卸序列规划

郭洪飞, 傅文杰, 任亚平

中国机械工程 2026, 37 (4): 977-986. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.04.022

摘要（703）

HTML （8）

PDF（pc）（2123KB）（64）

针对当前选择性拆卸序列规划问题中存在物理建模复杂、适应性差以及算法泛化能力不足等问题，结合结构化异构图建模方法和自适应近端策略优化算法，提出了一种高效的拆卸序列优化方法。通过结构化异构图建模，统一表示产品中零部件的多约束关系，为后续优化提供更具表达力的状态表示；在优化算法中引入优势函数标准化与熵正则化机制，对不同训练阶段数据因量纲差异所带来的分布不一致进行规范化调整，同时自适应调节训练过程中的探索强度，以提高模型的训练稳定性和泛化能力。实验结果表明，引入优势函数标准化显著提高了算法的收敛速度和训练稳定性，而熵正则化机制则增强了算法的探索能力。与传统深度强化学习算法相比，自适应近端策略优化算法在收敛性和最优策略质量方面均表现更好。

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