中国机械工程

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1. 基于联合子域对比对齐的轴承跨域故障诊断

杨康1, 陈学军1, 2, 张磊3, 刘烽3

中国机械工程 2025, 36 (05): 1065-1073. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2025.05.018

摘要（2257）

PDF（pc）（5744KB）（269）

变工况下轴承故障数据分布差异大，故障诊断模型实际识别精度较低，且目前大多数轴承跨域故障诊断研究侧重于域间对齐和类内对比而忽略了子域间的影响，为此，提出了一种基于联合子域对比对齐的轴承跨域故障诊断方法。为突出故障特征，对轴承振动信号进行短时傅里叶变换将其转化为时频图，输入特征提取模块，得到故障特征，并通过领域自适应方法将从源域学到的知识迁移到目标域，实现跨域识别。在域适应过程中采用联合子域对比对齐策略，将来自相同子域样本拉近的同时分开不同子域样本，对齐源域与目标域中同类别样本所属子域分布，从而提高模型在目标域上的泛化能力。在模型架构上使用Resnet34作为特征提取网络，在网络输出端使用最大均值差异，对齐源域与目标域的全局分布。基于凯斯西储大学轴承故障数据集进行实验验证，与经典域适应方法进行对比，实验结果表明基于联合子域对比对齐的轴承跨域故障诊断方法具有更好的特征迁移能力。

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2. 几何参数对空心铝型材拉弯起皱特性的影响规律及机理

刘志文1, 2, 雷冲1, 孙凯博1, 欧阳八生1, 李落星2, 刘筱3, 李发智1

中国机械工程 2025, 36 (05): 1083-1093. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2025.05.020

摘要（1882）

PDF（pc）（8620KB）（215）

基于板壳理论推导了空心铝型材拉弯成形的起皱能和外力做功函数表达式，结合能量准则建立了空心型材拉弯起皱理论预测模型，并通过实验验证了模型的准确性。揭示了空心型材拉弯起皱缺陷的产生机理，定量研究了几何参数对起皱极限及形态的影响。研究结果表明：三种不同弯曲半径下，空心型材起皱数量和高度的理论预测与实验结果吻合性较好，最大差异分别为1.2和0.55 mm，相对误差分别为16.93%和11.28%。弯曲成形阶段的外力做功增速大于起皱能增速，且随弯曲时间的增加，外力做功大于起皱能，导致产生起皱失稳。增大型材厚高比和厚宽比，起皱率降低，起皱极限提高，且起皱数量减少，起皱高度增大；增大型材宽高比，起皱率提高，起皱极限和起皱数量减少，起皱高度增大；在型材型腔增添内加强筋可提高起皱极限，但起皱数量增加，起皱高度减小。

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3. 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（1701）

PDF（pc）（6423KB）（229）

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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4. 柔弹性复合点阵结构面内剪切性能及交互机制研究

牛国法1, 纪小刚1, 2, 王炜1, 王广阳1

中国机械工程 2025, 36 (05): 1103-1110. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2025.05.022

摘要（1521）

PDF（pc）（8492KB）（99）

通过试验和数值模拟对复合点阵结构在面内剪切载荷状态下的剪切性能和交互机制进行研究。试验分析了基体体心立方（BCC）结构的损伤失效历程和失效方式；以BCC单胞结构为基体，采用结构嵌合的方式探寻嵌合结构杆径对复合结构剪切强度和剪切模量的影响规律；最后通过面心立方（FCC）结构的试验验证了有限元分析的可靠性，探究了FCC-BCC结构在面内剪切载荷下的交互机制。试验结果表明，结构之间的嵌合增强了复合点阵结构的承载能力，同时结构的嵌合会影响复合结构的应变；当结构杆径尺寸均为0.45 mm时，FCC-BCC和简单立方体心立方（SC-BCC）的极限剪切强度相比于基体本身分别提高了159%和80%。

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5. 基于变分模态滤波和注意力机制的重载机器人铣削系统颤振辨识方法

梁志强1, 2, 陈司晨1, 杜宇超1, 刘宝隆1, 2, 高子瑞1, 乐毅3, 肖玉斌4, 郑浩然1, 仇天阳1, 刘志兵1

中国机械工程 2025, 36 (05): 1018-1027,1073. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2025.05.013

摘要（1501）

PDF（pc）（7393KB）（484）

提出了一种定参变分模态滤波、包络滤波和注意力机制网络辨识相结合的重载机器人铣削系统颤振辨识方法。首先，根据变分模态滤波理论，通过合适地优选二次惩罚项实现对目标高频非颤振信号分量的剔除；然后，为快速辨识当前的加工状态，从信号时域分布出发，结合频域在时域上的映射规律，采用包络滤波方法实现低频主轴转速相关信号分量的剔除；最后，构建基于注意力机制的网络辨识模型，对预处理后的多时序短时信号片段进行分类以实现加工状态辨识，并开展重载机器人铣削系统加工验证实验。实验分析结果表明，通过剔除高频非颤振信号和低频主轴转速相关信号分量，再生颤振辨识准确度得到了进一步提高，辨识准确度可达98.75%。通过与其他辨识方法对比，所提出的重载机器人铣削系统颤振辨识方法可以有效地识别重载机器人铣削系统加工过程中的再生颤振，为后续重载机器人铣削系统颤振在线抑制提供技术支撑。

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6. 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（1466）

PDF（pc）（6799KB）（53）

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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7. 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（1462）

HTML （1）

PDF（pc）（5627KB）（125）

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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8. 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（1440）

HTML （2）

PDF（pc）（5261KB）（75）

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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9. 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（1439）

PDF（pc）（5304KB）（58）

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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10. 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（1376）

PDF（pc）（9879KB）（89）

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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11. 考虑厚向应力的板材临界起皱判据建立及影响

杜冰1, 2, 李扬1, 2, 刘凤华1, 2, 董明鑫1, 2, 万宇凡1, 2, 钟庆帅1, 2

中国机械工程 2025, 36 (05): 1074-1082. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2025.05.019

摘要（1331）

PDF（pc）（9174KB）（105）

起皱失稳是影响薄壁件实现精确塑性成形的主要技术挑战之一，在板料成形过程中厚向应力状态对板料的成形极限有很大影响，研究了不同厚向应力条件下板材塑性成形过程中的起皱失稳现象。采用ABAQUS软件中的Buckle-Dynamic算法结合实体单元建模建立扇形件充液压缩数值分析模型，并通过试验验证模拟算法的准确性。根据起皱分叉理论和数值分析结果，采用一种考虑厚向应力的板材临界起皱时刻界定方法建立了板材压缩条件下的临界起皱判定线。探讨了厚向应力对扇形件压缩起皱行为、抗皱性及临界起皱判定线在空间中位置的影响。研究结果表明，施加厚向应力可以提高板材的抗皱性，改善成形质量。研究结果可为板材成形工艺参数的选取及典型零件的试制提供参考及试验依据。

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12. 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（1252）

PDF（pc）（1401KB）（57）

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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13. 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（1243）

PDF（pc）（10225KB）（70）

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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14. 分区差异润滑对5A02铝合金三通管成形质量的影响

徐勇1, 2, 3, 张驰1, 解文龙2, 3 , 夏亮亮4, 杨宝成2, 3, 张士宏2, 3, 黄新越5, 王晟诚5

中国机械工程 2025, 36 (05): 1094-1102,1131. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2025.05.021

摘要（1216）

PDF（pc）（12824KB）（72）

为提高三通管的成形质量，采用液压成形工艺提出了分区差异润滑方法。通过有限元模拟验证了分区差异润滑相比于传统润滑方式的优势，从材料流动性出发，对三通轴向单元和环向单元在变形过程中所受到的拉应力和压应力进行提取，分析了差异润滑区域面积大小对成形质量的影响。研究结果表明，相较于传统润滑方式，分区差异润滑能够有效地降低三通管支臂侧面和顶部的壁厚减薄率，同时可以减少侧面进给补料量从而降低失稳起皱的风险；随着胀形区润滑面积的增大，支臂单元所受的轴向拉应力逐渐减小，降低了三通支臂侧面的减薄率；随着非胀形区人工粗糙面积的增大，三通管侧壁单元所受的轴向压应力减小，但环向拉应力逐渐增大，材料更易向管身与支臂的过渡区流动，避免在管身中部出现材料堆积现象，从而降低了失稳起皱的风险。研究结果可为三通管零件的成形提供技术支撑与理论参考。

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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（1151）

PDF（pc）（1000KB）（132）

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. 多策略改进粒子群算法的机械臂时间最优轨迹规划

王桂荣, 倪志强, 周坤, 王斌锐

中国机械工程 2025, 36 (05): 1044-1053. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2025.05.016

摘要（1014）

PDF（pc）（5962KB）（128）

针对工业机器人在满足运动学约束的前提下以时间最优为目标完成工作的问题，设计了一种时间最优轨迹规划方案。首先对机械臂进行建模分析并建立运动学方程，引入3-5-3多项式函数作为轨迹规划研究基础，并建立了运动学约束下的时间优化目标函数。然后在标准粒子群算法的基础上进行改进优化，采用tent混沌映射初始化种群，并引入动态变化学习因子、非线性递减修正惯性权重和遗传算法中的变异操作，提出了一种多策略改进粒子群优化（MIPSO）算法。最后，使用不同算法对机械臂运行时间取优，对比结果表明MIPSO算法具有更高的求解精度。将求解得到的最优时间应用到实物机械臂中，得到的关节运动曲线连续无突变，验证了所提方案的可行性。

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17. 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（881）

PDF（pc）（6886KB）（106）

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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18. 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（874）

HTML （11）

PDF（pc）（1816KB）（82）

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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19. 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（859）

HTML （0）

PDF（pc）（2868KB）（57）

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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20. 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（852）

HTML （1）

PDF（pc）（3435KB）（107）

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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21. 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（826）

HTML （0）

PDF（pc）（2976KB）（57）

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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22. 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（798）

PDF（pc）（3520KB）（60）

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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23. 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（781）

PDF（pc）（8759KB）（34）

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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24. 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（746）

PDF（pc）（15061KB）（80）

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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25. 基于模糊阻抗控制的机器人气囊抛光恒力控制系统研究

李路骋, 王振忠, 黄雪鹏

中国机械工程 2025, 36 (05): 1028-1034. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2025.05.014

摘要（717）

PDF（pc）（7127KB）（121）

为保证气囊抛光过程中的接触力恒定，设计了能够实时调节阻尼系数的模糊阻抗控制机器人气囊抛光恒力控制系统，进行了机器人气囊抛光恒力控制系统仿真，仿真结果表明该系统具有较好的接触力收敛效果。开展了平面光学元件和曲面光学元件抛光实验、力/位执行器对比抛光实验，实验结果表明该系统实现了气囊抛光时接触力的恒定控制，可将力波动范围控制在3 N以内。该控制系统在机器人气囊抛光领域能够有效控制接触力的波动范围，保证加工后工件表面精度的一致性。

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26. 风电设备情境知识图谱构建技术研究

石致远1, 2, 孔志伟2, 陈俊臻3, 王淑营3

中国机械工程 2025, 36 (06): 1206-1213. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2025.06.008

摘要（699）

PDF（pc）（10201KB）（83）

传统知识图谱构建方法未考虑知识的情境约束，难以有效表征风电等复杂机电设备海量知识间复杂的关联关系，限制了知识图谱在实际生产过程中的应用。提出了一种面向风电设备的情境知识图谱构建方法。首先抽取风电设备情境知识、模块元知识及项目定制产生的模块实例知识，结合形状约束语言（SHACL）构建了包含情境路径和属性值约束的本体模型，精准表征和抽取各类知识；然后提出了基于本体解析的情境知识子图可视化算法，通过解析本体中的情境知识类，为每类情境构建数据观测窗口，实现面向场景的知识子图多维可视化交互。实际应用结果表明，该方法能有效融合模块元知识与项目模块实例知识，满足风电设备知识的精准表征和多样化的应用场景需求。

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27. 基于关节扭矩平衡的机器人末端负载建模及辨识

高贯斌1, 2, 赵思郭1, 2, 李映杰1, 2

中国机械工程 2025, 36 (06): 1188-1197. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2025.06.006

摘要（658）

PDF（pc）（8978KB）（96）

针对现有末端负载辨识方法质心参数解耦困难且难以在控制器不开放的机器人上实施的问题，提出了一种基于扭矩平衡的机器人末端负载建模及辨识方法。通过对关节扭矩平衡下的末端负载可辨识条件进行分析，构建了末端负载质量和质心位置的辨识模型。为解耦质量和质心参数，设计了一种依次辨识负载质量，质心位置x、y坐标，质心z坐标的三步辨识策略，并消除了辨识模型中扭矩投影带来的误差项。通过负载辨识的仿真和实验验证了所提方法的有效性，与不开源6自由度机器人自带辨识方法相比，质量辨识平均误差从0.103 kg减小至0.032 kg，质心位置辨识平均误差从50.25 mm减小至4.14 mm；与动力学参数辨识相比，质量辨识的平均误差从0.179 kg减小至0.083 kg，质心位置辨识平均误差从10.13 mm减小至4.33 mm。

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28. 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（654）

PDF（pc）（19210KB）（75）

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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29. 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（642）

HTML （1）

PDF（pc）（2765KB）（99）

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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30. 一种新型负压式爬壁机器人吸附特性分析

董伟光1, 刘爱华2, 宋屹峰2

中国机械工程 2025, 36 (06): 1198-1205. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2025.06.007

摘要（636）

PDF（pc）（6528KB）（122）

针对负压吸附式爬壁机器人内部流场复杂、精准建模困难导致的吸附性能优化难题，提出一种基于流量守恒思维的流场建模方法。根据爬壁机器人负压吸附系统结构特点，融合热力学定律和N-S方程，以空气流量为关联要素，构建了吸附系统流场数学模型。利用该模型提取了吸附性能的关键影响因素：密封圈宽度、泄漏缝隙高度、离心泵功率,通过改变吸附系统空气流量来改变有效吸附力。仿真与样机试验表明，所构建的模型能够正确反映吸附性能的变化规律，可以为负压吸附式爬壁机器人结构及吸附性能优化提供依据。根据爬壁机器人运动特点提出了吸附性能优化策略：增大额定吸附力自重比的同时减小有效吸附力自重比。

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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（631）

HTML （2）

PDF（pc）（3581KB）（70）

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. 多频磁场耦合的绝对式直线时栅位移传感器研究

杨继森1, 2, 3, 袁俊松1, 3, 修府1, 3, 刘嘉诚1, 3, 张小龙1, 3

中国机械工程 2025, 36 (05): 889-897. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2025.05.001

摘要（622）

PDF（pc）（8864KB）（217）

针对双列平面磁场式传感器两码道激励频率相同时磁场之间的相互串扰影响传感器测量精度并降低信噪比等问题，提出了一种多频磁场耦合的绝对式直线时栅位移传感器设计方案，在实现解算绝对位移的同时能够消除码道间磁场串扰的问题。传感器分为定尺和动尺，都采用双层交替结构，定尺使用两列增量式码道组合而成，分为精机和粗机，两列激励线圈的对极数为互质关系的两个整数，利用对极内位移差实现绝对位移测量。精机测量通道和粗机测量通道同时通入不同频率的激励电流信号，其中精机为1 MHz高频电流信号，高频激励电流信号可以有效增强感应信号，提高电气处理系统的信噪比。通过外差降频的方法来提高传感器分辨力，有效地解决了通过提高激励信号频率来提高信号信噪比与传感器解算高分辨力难以兼顾的问题。通过电磁仿真分析对传感器进行了理论验证和误差分析。最后搭建实验平台进行了样机实验，实验结果表明，采用多频磁场耦合的绝对式传感器结构有效消除了精机与粗机之间的磁场串扰，传感器信噪比得到提高，在140 mm的测量范围内测量误差小于±17.34 μm。

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33. 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（609）

HTML （4）

PDF（pc）（3159KB）（98）

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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34. 滚动轴承的退化特征信息融合与剩余寿命预测

张建宇, 王留震, 肖勇, 马雅楠

中国机械工程 2025, 36 (07): 1553-1561. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2025.07.018

摘要（601）

PDF（pc）（7450KB）（60）

针对滚动轴承剩余寿命预测的需求，提出一种基于稀疏自编码器（SAE）和双向长短期记忆网络（BiLSTM）的预测模型。以滚动轴承全寿命振动数据为研究对象，通过构建反双曲变换的状态退化指标和频域谐波退化因子形成退化指标集，并利用SAE特征融合提取关键特征，消除冗余信息。同时，结合BiLSTM模型捕捉时序特征，实现全周期寿命预测。实验结果表明，所提模型优于支持向量回归、极限学习机、卷积神经网络等模型，预测误差更小，泛化能力更强。

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35. 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（599）

HTML （2）

PDF（pc）（5244KB）（138）

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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36. 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（599）

HTML （1）

PDF（pc）（2374KB）（39）

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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37. 考虑分布和传递模型的机械系统可靠性分配方法

王治超1, 刘超1, 冉琰2, 陈一凡3, 蒋东翔1, 张根保2, 3

中国机械工程 2025, 36 (06): 1143-1150. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2025.06.001

摘要（593）

PDF（pc）（1184KB）（157）

针对机械系统多层结构可靠性分配中下层单元分配的可靠性必须大于上层单元可靠性的问题，提出了一种新的可靠性分配方法。首先，对机械系统进行系统功能运动动作(system-function-motion-action,SFMA)的层次结构划分。然后，根据层次结构由分布和传递模型组成，结合最小成本分配法和可靠度函数，提出可靠性分配技术，并自上而下地建立机械系统、功能单元、运动单元和分运动单元的可靠性分配模型。最后，以磨齿机为例，验证了所提方法的可行性和有效性。

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38. 基于刀具许用载荷的复杂型腔多刀具优化铣削方法

韩飞燕, 赵一鹏, 李洪阳, 张浩, 王彻, 彭先龙, 张传伟

中国机械工程 2025, 36 (05): 986-994. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2025.05.010

摘要（558）

PDF（pc）（10939KB）（80）

对于2.5D复杂型腔数控铣削粗加工，现有刀具组合优选方法未充分考虑刀具的实际许用载荷，且采用环切刀轨加工时切削载荷会突变，易导致崩刃、断刀，影响铣削粗加工的安全性和效率，为此，提出了一种基于刀具许用载荷的复杂型腔多刀具优化铣削方法。建立了以刀具许用载荷为约束的铣削加工效率优化模型，并基于遗传算法从可用刀具集中选取最优刀具组合；根据所选刀具组合，给出了复杂型腔自适应加工区域划分方法及多刀具加工摆线-环切混合刀轨生成方法；以某2.5D复杂型腔零件铣削粗加工为对象进行算例分析，在刀具许用载荷约束下选取了最优刀具组合并生成了摆线-环切混合刀轨；最后与NX软件的摆线铣削方法进行加工对比验证，结果表明，所提方法的加工效率提高了25.9%，加工过程中机床负载变化平稳，验证了所提多刀具优化铣削方法可行且有效。

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39. 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（558）

PDF（pc）（7980KB）（58）

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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40. 螺栓预紧状态下螺纹扩展应力分析

关焦月1, 高源1, 艾延廷1, 田晶1, 姚玉东2

中国机械工程 2025, 36 (05): 923-932. DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2025.05.004

摘要（555）

PDF（pc）（7649KB）（187）

螺栓在预紧状态下的螺纹受力情况无法准确判断，可能引发螺纹的强度破坏和过早松动，进而影响螺栓连接的可靠性。螺纹面接触状态通常采用绝对坐标系下的应力进行描述，而有限元计算应力方向与实际螺纹面存在一定角度，导致分析结果不直观。为此，推导了螺纹面数学表达式，并提出了螺纹接触面扩展应力分析法；然后针对螺栓连接结构特点建立了螺栓连接有限元模型，并通过试验验证了模型的准确性；最后应用扩展应力分析法研究了螺栓在预紧状态下的螺纹面应力及其分布特点。研究结果表明，仿真预紧力与试验预紧力的最大误差仅为5.78%，证明了仿真模型的准确性；扩展应力分析法能够反映螺纹面应力分布的连续性和单调性，且能体现最优预紧力的存在；同圈层螺纹面上的应力下降速率与应力大小成反比，从受力分析角度说明了螺纹牙上的应力主要集中在前三圈的原因。提出的螺纹扩展应力分析法使螺纹接触面受力分析更加直观、准确，研究结论可为螺栓连接结构防松分析与可靠性分析提供理论支撑。

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