机械工程学报

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江沛, 李嘉濠, 李孝斌, 任磊

机械工程学报. 2026, 62(11): 1-13. https://doi.org/10.3901/JME.260586

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制造业生产设备量大面广，能耗巨大，节能减排潜力突出。然而生产设备呈现出广域分散、海量异构、能耗特征动态演化等特征，导致设备能耗的精准预测和制造过程的高效节能管控困难。工业互联网强大的全维度数据感知能力和数据分析处理能力是实现生产设备过程节能优化运行的重要技术手段。对工业互联环境下生产设备运行能耗建模与优化技术研究进行了综述。首先从设备、工艺、系统三个维度梳理了生产设备的能耗特性及现有能耗感知、建模与优化方法研究进展。在此基础上，从工业互联网视角提出了生产设备运行能耗云边端协同管控框架，并给出了工业互联环境下生产设备运行能耗协同管控关键技术，为广大制造企业生产节能优化运行及绿色转型发展提供理论支撑。

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面向MaaS模式的AI模型快速部署框架研究

柳先辉, 赵俊龙, 朱城林, 余德水, 盛磊, 赵卫东

机械工程学报. 2026, 62(11): 14-29. https://doi.org/10.3901/JME.260401

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以具身智能、大模型为代表的新一轮人工智能技术正在加速与制造业深度融合，推动制造业向高效、智能、柔性的方向转型升级。面对传统AI模型部署效率低、服务响应慢、资源利用率不高等问题，聚焦“AI驱动的工业应用快速构建部署”主题，提出一种面向“模型即服务”(Model as a service,MaaS)模式的AI模型快速部署框架。该框架采用云-边-端三层架构，针对AI模型标准化定义、封装解耦、边缘快速加载与部署、智能卸载调度，提出了基于容器的AI模型标准封装方法和基于深度强化学习的模型推理任务边缘卸载策略IF-DQN。实验与工程实践结果表明，所提出的框架模型封装率提升40%，镜像体积减小近60%，在不同网络条件下均能保持稳定的分发时延，智能卸载策略在多类任务分布下平均性能提升超过40%。本研究为制造互联与工业智能中的AI部署能力建设提供了可复制、可推广的工程实践方案。

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面向典型制造企业的新一代国产高端智能ERP工业软件研究

刘志鑫, 冯毅雄, 王奕, 靳海, 胡炳涛, 张玉久, 王娟, 卢成宇, 娄山河, 李培, 谭建荣

机械工程学报. 2026, 62(11): 30-47. https://doi.org/10.3901/JME.260587

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在总结钢铁、矿山等典型制造企业一总部多基地制造模式下关联产业多元化、运营管理集团化和生产制造规模化显著特征的基础上，分析了企业产业链运维管控当下的困境以及现有企业资源规划(Enterprise resource planning，ERP)工业软件的不足。设计了面向典型制造企业的新一代国产高端智能ERP工业软件体系架构。针对制造企业当下存在的产业需求协同感知失准、制造资源动态配置失衡和场景应用敏捷适配失效问题，提出典型制造企业新一代国产ERP全产业链端到端协同关键技术体系，包括制造企业增强式生态协同与多基地一体化管理、数智驱动的领域知识演化与全链业务智能决策和基于云原生的服务快速构造与工作流协同优化3项技术。开发了新一代国产高端智能ERP工业软件的部分核心功能模块，并结合典型制造企业产业链上业务开展应用服务。有效推动了钢铁、矿山等典型制造企业多基地协作，实现全产业链端到端协同效能和共创价值提升，为未来制造企业新一代国产高端智能ERP工业软件进一步融入全产业链业务提供参考。

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数字孪生驱动的承压设备设计制造运维跨阶段数据集成方法

李孝斌, 黄文明, 江沛, 尹超, 曹华军

机械工程学报. 2026, 62(11): 48-60. https://doi.org/10.3901/JME.260588

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数字孪生、人工智能等新一代信息技术与先进制造技术的深度融合应用，推动着量大面广的制造行业企业从传统生产型制造向服务型制造高质转型发展。然而，承压设备作为石化、冶金等流程工业生产的核心装备，其设计、制造与运维等环节普遍存在业务协作链条长、专业知识要求高、跨区域多业务间信息孤岛频现等问题，严重制约了全业务链条的高效协同运行与智能优化管控。为此，提出一种数字孪生驱动的承压设备全生命周期数据集成方法。首先，构建数字孪生驱动的承压设备全生命周期运行模式，阐明数字孪生驱动的全域信息共享机制；构建数字孪生驱动的承压设备设计-制造-运维跨阶段数据集成框架，研究全生命周期数据融合处理、模型虚实映射与语义对齐、人工智能驱动的数据价值挖掘等支撑该框架运行的关键技术；最后，通过某炼油厂管壳式换热器运维优化案例，验证所提方法的可行性与有效性。结果表明，该方法可有效提升承压设备跨阶段数据集成共享水平，提高设计、制造与运维效率，降低故障率与维护成本，为承压设备的智能化转型与可持续运维提供有力支撑。

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基于ProdSI-FANP的可持续制造调度指标体系及评价决策

王俊凯, 闫桂晨, 尤仕琦, 王海璇, 张鹏, 乔非, 王力翚

机械工程学报. 2026, 62(11): 61-75. https://doi.org/10.3901/JME.260589

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针对当前生产调度领域缺乏全面可持续性评价的问题，着重研究具有通用性的可持续调度指标体系以及生产调度多维度可持续性评价决策方法。首先，在指标提取和筛选的基础上，提出统一符号范式下的定量化分析方法；其次，从三基线原则(Triple bottom line,TBL)出发，基于产品可持续指数(Product sustainability index,ProdSI)构建五层结构的生产调度三维指标体系；再次，设计基于模糊理论的改进网络分析法(Fuzzy analytic network process,FANP)更好地反映专家在复杂体系赋权评分中的主观偏向，并提出ProdSI-FANP算法架构实现调度方案的综合可持续性评价。最后，面向典型柔性作业车间生产场景对评价效果进行分析，结果表明，所提体系与评价方法可从多角度为制造企业生产调度的评价决策和可持续转型提供理论支撑和方案参考。

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面向非标定制零部件的加工风险综合评估

刘青华, 蔡茂林, 仝晓萌, 李毅波, 唐小林, 龙安林

机械工程学报. 2026, 62(11): 76-89. https://doi.org/10.3901/JME.260438

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为了提高非标零部件加工效率、降低加工成本，以及提高加工风险评估质量，研究提出一种融合多源知识的综合评估法。利用区间模糊逻辑进行加工参数的知识表示。考虑零件尺寸结构、刀具寿命、机床寿命及加工时间等多方面，构建基于铣削加工工艺的动态更新综合多源知识库。其中引入专家置信指数及随机森林，以解决知识冲突问题。并根据规则推理结果实现加工参数的自适应调整。研究表明，该评估模型能有效识别加工风险规则优化后，尺寸误差最高降低65%，表面粗糙度降低57%，加工时间缩短33%。与传统多目标遗传算法(NSGA-II)相比，该模型在质量控制方面表现更优，尺寸误差和表面粗糙度分别降低55%和60%，表明多源知识融合方法在质量与效率协同优化方面具有明显优势。

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6G工业互联驱动的多层级制造网络与自适应协同优化控制方法研究

郭振刚, 张映锋, 梁伟聪, 林海峰, 黎小华

机械工程学报. 2026, 62(11): 90-101. https://doi.org/10.3901/JME.260402

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面向定制化生产的离散型航空产品制造企业面临的诸如产品复杂度高、物料种类繁多、跨代混线生产、零部件配套关系复杂、数字化水平参差不齐、数据互联壁垒高等瓶颈，导致生产中断频繁发生、快速响应中断难、跨企业协作难，为其均衡生产和准时交付带来了巨大挑战。结合国家航空强国和制造强国重大战略需求，针对我国航空产品制造企业在集团、主机、配套等多层级网络化制造协同能力和中断响应快速恢复能力方面的新需求和挑战，围绕面向交付计划的网络化制造协同体系和智能化管控问题，提出一种6G工业互联驱动的多层级制造网络与自适应协同优化控制方法，通过构建多层级复杂网络广义模型，研究多层级制造网络协同机理，利用人工智能算法分析协同性能，建立变粒度多层级自适应优化控制模型响应中断并快速恢复，为具有主动感知、敏捷响应、协同优化、智能管控的网络化制造协同体系提供重要的理论与技术支持。

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面向工业5.0的多智能体云边端协同智慧制造体系架构与作业调度

姚锡凡, 胡坤, 李佳蔚

机械工程学报. 2026, 62(11): 102-115. https://doi.org/10.3901/JME.260590

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随着工业5.0概念的提出，全球智能制造范式正从“效率优先”的工业4.0向“以人为本、可持续、弹性化”的新阶段转变。在这一背景下，首先回顾了人工智能技术的发展趋势，并分析人类与人机协同工作并相互补充增强彼此能力的关键问题，阐明人机协同在智能制造中的必要性；接着归纳总结多智能体发展历程以及其在分布式环境下的挑战，介绍了融合多智能体与大语言模型为人工智能带来的突破；在此基础上，提出了一种基于大推理模型的多智能体云边端协同智慧制造体系架构，通过其“全量模型—边缘轻量模型”的协同调度机制，结合复杂网络建模、知识蒸馏与联邦迁移学习，实现生产调度任务的智能化、弹性化与可解释性的提升。实验结果表明，大模型在制造语境下具备替代传统深度强化学习模型执行部分高层调度逻辑的潜力，而多智能体云边端协同架构将为面向工业5.0多智能体的下一代智能制造作业调控提供更为高效、可信、弹性的支持。

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用于武器目标分配的自适应并行遗传算法

刘富樯, 周伦, 刘中阳, 褚志刚, 蒲华燕, 罗均

机械工程学报. 2026, 62(11): 116-131. https://doi.org/10.3901/JME.260400

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战略要地防空武器目标分配是一个典型的多目标优化问题，其目的是生成合理有效的火力分配方案来指导防御行动。对此，建立了一个包含来袭敌方目标剩余威胁值和武器成本的双目标武器目标分配模型。为快速求解该模型以实现实时应用，提出了改进的自适应并行非支配排序遗传算法。首先，引入一种基于优势度矩阵的排序算法，以改进快速非支配排序并降低计算复杂度。其次，设计一种基于截断均值的自适应算子，用于交叉和变异操作，以提高算法的收敛性。然后，计算过程采用了自适应迁移策略进行并行化处理，以进一步减少求解时间。实验部分建立六种仿真场景验证了所提算法的有效性。

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多维最优同步态引导的“生产-物流”乱序联动管控机制与方法

李明星, 刘斌洋, 罗启洁, 屈挺, 钟润阳

机械工程学报. 2026, 62(11): 132-146. https://doi.org/10.3901/JME.260297

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订单驱动的定制生产趋势下，制造企业面临的外部需求种类、数量、时间、定制化程度等方面均高度随机，同时考虑不确定性扰动如紧急订单插入、设备故障等，生产与物流之间的动态衔接与同步是系统高效运作的关键。针对复杂不确定环境下柔性单元制造系统“生产-物流”协同问题，提出多维最优同步态引导的“生产-物流”乱序联动管控机制与方法。首先，受计算机处理器“乱序执行”启发，剖析处理器与制造系统运作映射关系，构建基于乱序执行的生产-物流运作指令化联动机制。其次，提出多维最优同步态引导的生产-物流乱序决策方法，构建面向多维度同步的生产-物流联动优化模型，并设计改进多目标模拟退火算法求解生成初始队列；接着以最优同步态为引导，通过实时数据驱动的多维优先级进行指令分发控制，实现随机扰动下生产-物流任务执行顺序与资源分配的动态调整，确保系统的实时性能与资源利用率。实验室案例仿真结果表明，所提方法显著提升了系统在复杂不确定场景中的运作效率及韧性，为智能制造动态管控与数据驱动的运作优化提供了创新视角与思路。

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基于领域大语言模型与多智能体协作的工业应用快速构建方法

吴鹏程, 慕艳双, 徐鑫雨, 邱林琼, 吕照亮, 杨波

机械工程学报. 2026, 62(11): 147-161. https://doi.org/10.3901/JME.260439

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工业5.0的发展对制造业的信息化、数字化和智能化提出了更高的要求。针对传统工业应用构建过程专家经验依赖高，以及现有通用大模型开发过程已陷入幻觉陷阱等问题，提出了基于领域大语言模型与协作智能体的工业应用快速构建方法，该方法首先构建工业应用开发的知识图谱，进而利用知识图谱嵌入提示的方式，构建了面向工业应用快速开发的领域大模型。进一步，将构建的大模型进行多智能体拆解，建立了面向工业开发的需求分析智能体、编码智能体以及测试智能体等多智能体协作机制，从而实现了面向工业应用快速构建服务的开发与综合运用。为证明所提出方法的有效性与优越性，本文采用主客观综合评价的方式，选取了工业设备数据采集开发案例，将所提出方法与传统方法进行了综合对比。结果表明本文所提出不仅开发能力更强，且具有更为友好的人机交互性，能够为当前工业应用快速构建提供有力的方法支撑。

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面向中小企业协同的3C产品制造网络韧性评估及设计方法

张定, 林泽雄, 刘屿, 李醒, 计晓军, 赖培源

机械工程学报. 2026, 62(11): 162-170. https://doi.org/10.3901/JME.260440

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3C产品升级换代极快，且外界科技技术制裁、关税等政策干扰事件频发，均导致其制造网络系统变动性陡增，制造韧性刻画了系统抵抗异常事件的能力，近年来获得越来越多的关注。以产品制造网络系统的韧性建模、韧性评估及设计为路线，在离散事件动态系统分析框架下，提出一种基于极大加代数算子操作的制造网络状态空间表征方法，对含有齐套性约束的制造网络系统进行了动态建模；以扰动事件的产能损失作为衡量标准，构建了系统韧性的量化方式，进而以韧性为目标之一，兼顾制造效率与配置成本，利用遗传算法实现了制造网络系统的配置设计。所提理论与方法在手机制造案例中获得应用与验证。该方法可为区域性中小企业集群配置制造网络系统提供理论指导和技术支持。

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航空发动机“以塑代钢”齿轮传动高功率密度设计方法

卢泽华, 王巧, 刘怀举, 王中荣, 张洋铭

机械工程学报. 2026, 62(11): 171-190. https://doi.org/10.3901/JME.260591

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针对航空传动“降本减重”的需求，开展航空发动机“以塑代钢”齿轮传动高功率密度设计方法研究。通过高温喷油润滑条件下塑料齿轮承载能力试验，获取了不同温度和可靠性下塑料齿轮承载基础数据，修正了塑料齿轮承载能力计算方法，为航空齿轮“以塑代钢”提供了准确的强度边界。进而，构建了基于自适应遗传优化算法－CatBoost代理－系统综合服役性能评估的航空传动系统优化模型，通过传动系统中材料、结构、性能参数协同设计，实现在满足强度、结构、振动等约束下，某发动机附件机匣传动系统功率密度从9.8 kW/kg提升到19.6 kW/kg，为动力传递场合塑料齿轮系统设计提供了参考。

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基于多评论家模仿学习的人形机器人运动技能生成方法

邵士博, 林诚然, 杜国锋, 李俊年, 曹政才

机械工程学报. 2026, 62(11): 191-200. https://doi.org/10.3901/JME.260393

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人形机器人的运动能力是其实现复杂行为和执行多种任务的重要基础。现有运动控制方法在仿真环境中虽表现良好，但由于人形机器人具有高自由度、强耦合的特性，在面对现实世界的动力学差异、传感器噪声等挑战时，其运动技能的模仿精度与实物迁移稳定性均难以保证。为此，提出一种基于多评论家(Multi-critic actor)模仿学习的人形机器人运动技能学习方法。首先，设计基于动作复杂度指标的难度感知课程学习策略，使机器人能够从多样化动作数据中逐步学习复杂运动技能；其次，引入多评论家—演员网络结构，在提升对原始动捕数据模仿精度的同时，有效平衡动作模仿精确性与仿真到现实的迁移能力。实验结果表明，该方法在宇树G1机器人平台上实现了高精度动作模仿，并成功将仿真环境中学习到的运动技能零样本迁移至真实机器人，验证了所提方法在真实场景中的有效性与泛化能力。

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用于微创手术的混联机器人机构设计与轨迹分层优化

张昕, 史东豪, 陈芝翰, 徐灵敏, 李秦川

机械工程学报. 2026, 62(11): 201-214. https://doi.org/10.3901/JME.260359

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传统微创手术机器人末端采用串联结构，普遍存在刚度弱、依赖算法实现的远中心约束存在安全隐患、难以协调机构性能与轨迹特征等问题。提出一种新型混联微创手术机器人系统，其由Franka串联机械臂与自主设计的远中心并联机构构成。针对远中心并联机构，基于螺旋理论分析其自由度特性，通过闭环矢量法与几何约束关系推导其运动学逆解，并进一步结合螺旋理论评估其在工作空间内的运动/力传递性能。为优化手术机器人性能，提出一种基于串/并联结构的分层优化框架：首先通过动态运动基元示教学习从人工示范轨迹中提取轨迹特征，生成初始参考轨迹；随后以并联机构的传递性能分布图谱为指导，在保证轨迹特征的前提下，将轨迹重新规划至并联机构高性能区域，并针对不同手术需求采用不同的优化函数进行轨迹微调；最后通过对Franka串联机械臂逆运动学与静力学的综合评价，实现其末端姿态的优化筛选。实验验证阶段搭建腹部微创手术模拟平台，在仿生假人上完成小创口轨迹操作测试。本研究验证了所设计混联手术机器人在微创手术应用中的可行性，并通过串/并联机构分层优化实现了手术轨迹的泛化学习与性能优化。

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局部线接触面齿轮副承载接触分析的数值计算方法

何坤, 李荣昊, 李国龙, 操兵, 杜彦斌

机械工程学报. 2026, 62(11): 215-226. https://doi.org/10.3901/JME.260341

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为了提高面齿轮副的承载性能，避免啮合时的边缘接触，提出一种局部线接触修形方法，并基于影响系数法建立了高效的承载接触分析数值模型。首先，利用齿面接触线数字化离散标准齿面，沿接触线及预设接触路径对离散节点叠加修形量，构建具有局部线接触特性的面齿轮副几何模型；其次，由几何模型建立面齿轮副网格模型，基于影响系数法建立齿面力-位移响应矩阵，利用变形协调方程及力矩平衡条件，数值计算面齿轮齿面接触应力及载荷分布；最后，验证局部线接触修形方法的有效性及承载接触分析数值计算模型的准确性。研究结果表明：预设接触路径与仿真接触路径一致，所提数值方法计算的接触应力大小与Abaqus结果吻合良好，接触应力分布一致，同时计算效率显著提升。相比于点接触方案，局部线接触有效降低了齿面接触应力并避免了边缘接触。

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复杂曲面机器人自适应磨削规划与稳态位姿跟踪

祁若龙, 任康, 朱光, 赵吉宾

机械工程学报. 2026, 62(11): 227-240. https://doi.org/10.3901/JME.260592

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为解决工业机器人对未知曲面磨削轨迹规划困难且力-位跟踪精度不高的问题，结合具有轨迹泛化能力的动态运动基元(DMP)算法和自适应阻抗控制算法，提出了一种基于DMP泛化映射的机器人复杂曲面磨抛轨迹规划与力控制方法。首先，建立位置和四元数姿态的无奇异DMP动力学模型，为将整个DMP系统扩展到六维，利用同一个时钟系统驱动以确保运动同步；然后，将动态运动基元在DMP转换系统中加入自适应阻抗控制导出的力耦合项，实现力控制能力的同时将轨迹泛化至未知曲面，并推导姿态修正算法对与曲面接触时工具姿态进行跟踪修正；最后，通过仿真验证算法理论性能，并开展物理样机实验验证工程适用性，仿真结果验证了算法对于泛化位置的跟踪精度以及轨迹位置发生变化时的适应能力；实验结果表明本方法不仅能精确地泛化复杂曲面的磨削轨迹，而且在未知曲面上规划的轨迹也表现出了良好的磨削效果，具有良好的实用性和稳定性。

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面向智能机器人的大面积电子皮肤感知系统

张聘, 姜山, 韩成, 白龙, 布天昭, 吴豪

机械工程学报. 2026, 62(11): 241-248. https://doi.org/10.3901/JME.260162

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电子皮肤为智能机器人提供类似于人类的触觉感知功能，是实现人机交互与灵巧操作的关键技术之一。尽管现有电子皮肤已具备一定的传感功能，但其传感区域较小且缺乏信号处理能力，无法满足机器人对大面积智能化触觉感知的需求。针对上述问题，开发了一种大面积电子皮肤感知系统，并探索了其在智能机器人领域的应用。该感知系统由电子皮肤、数据采集与处理装置组成，具有可扩展的传感面积和高空间分辨率，能够实时反映外部压力分布状态。并且受生物整体感知启发，提出了一种自监督传感校正网络，利用时空上下文信息从弱监督中学习，以解决大面积电子皮肤难以标定的问题。此外，将电子皮肤感知系统应用于触摸模态识别和机器人碰撞检测，拓展了其应用场景，表现出了在智能机器人、人机交互等领域的潜在应用价值。

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金属挤出式增材制造烧结过程解析建模与数值模拟

王福吉, 袁翔宇, 尤思尧, 王公硕, 赵坤, 付饶, 王琦

机械工程学报. 2026, 62(11): 249-260. https://doi.org/10.3901/JME.260593

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金属挤出式增材制造技术(Metal extrusion-based additive manufacturing，MEAM)是采用具有高填充度金属粉末颗粒与粘结剂基体制成的混合颗粒料或线材，通过挤出方式实现逐层熔融沉积成形，并经脱脂与烧结制成构件的一项新型金属增材制造技术。其凭借较低的能源消耗与制造成本，具有良好的应用前景。其中，烧结将决定构件的尺寸精度、力学性能、微观组织均匀性，是该技术的核心环节。但由于脱脂后多孔坯件在烧结过程中不仅会发生原子扩散、晶界扩散等微观组织结构演变现象，同时还会发生各向异性宏观尺寸收缩现象，以致于传统各向同性烧结收缩理论模型无法准确描述MEAM的各向异性烧结收缩行为。基于烧结连续理论，建立了虑及X、Y、Z三方向收缩率与晶粒尺寸演变规律的各向异性烧结解析模型，提出了基于材料的三维热膨胀数值的解析模型烧结参数快速辨识方法，获得了成形坯体三方向烧结收缩率，可对不同材料的成形坯体的最终尺寸进行预测。以316L不锈钢为对象，进行了烧结收缩理论预测与试验对比，结果显示样品X向尺寸收缩率预测误差为10.5%，Y向尺寸收缩率预测误差为9.3%，Z向尺寸收缩率预测误差为6.7%。

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基于突弹-折返耗能机制的星球车弹性车轮设计研究

刘瑞峰, 徐洪烨, 杨洋, 魏文明, 王永泉

机械工程学报. 2026, 62(11): 261-271. https://doi.org/10.3901/JME.260594

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具有减振特性的弹性车轮已成为星球车车轮设计发展的重要方向。目前的弹性车轮普遍以振动隔离为主，缺乏有效的能量耗散机制，导致其在地形适应性和运动平稳性方面存在问题。为此，根据星球车实际工况构建了具有失稳特性的拱形金属板，并在此基础上设计了以突弹-折返型超结构作为轮辐的弹性车轮原型。从基本原理层面揭示了关键参数(串联弹簧刚度)对突弹-折返特性形成及调控的机制，利用集总参数模型分析了弹簧刚度对超结构耗能行为的影响，最后通过地面试验及虚拟样机分析对所设计的结构进行了性能验证。结果表明，相较于普通的弹性轮辐结构，突弹-折返型超结构轮辐在准静态加载条件下总体耗能提升288%，动态冲击下振动衰减时间减少39.2%；整体车轮在三种等效月壤接触条件下，越障后轮心位移波动标准差平均降低44.2%。理论推导与实验数据共同证实，突弹-折返机制通过结构的高频微振动实现能量耗散，可有效提升星球车轮在复杂地形下的动态稳定性。

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螺栓-螺母连接结构卡滞机理及影响因素研究

李炜昊, 张京东, 廖日东

机械工程学报. 2026, 62(11): 272-285. https://doi.org/10.3901/JME.260595

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卡滞(俗称“咬死”)是一种使螺纹紧固件丧失拆卸方便性的故障模式。由于卡滞失效的实验室复现和观测存在一定困难，因此相关的深入研究工作很少。研究针对螺栓-螺母结构的卡滞现象提出了复现实验方法，总结了卡滞出现过程中的内外螺纹塑性变形以及扭矩与预紧力等加载参数的变化规律，发现了卡滞失效的两种典型模式。提出了卡滞寿命的概念，为螺纹副抗卡滞性能提供了评价指标。测定了不同材料、不同螺距和不同润滑状态下的螺栓-螺母结构卡滞寿命曲线，研究了材料、螺距和润滑三种因素对螺纹副抗卡滞性能的影响规律，通过建立螺栓-螺母结构的精细化有限元模型，计算分析了各因素对螺纹副抗卡滞性能影响的作用机理。结果表明，在一定加载条件下螺纹副材料屈服强度越大，卡滞寿命越长；螺纹螺距越小，卡滞寿命越短；润滑剂能够显著提高螺纹副的抗卡滞性能。螺纹塑形变形量与内外螺纹间隙之比过大是导致卡滞出现的重要原因，材料、螺距和润滑状态等其余因素会通过对该比值的影响间接影响螺纹副的卡滞寿命。

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热效应对航发主轴轴承散热特性的影响机制分析

李泽朝, 韩旭, 张浩, 张昊, 解忠良, 高文君

机械工程学报. 2026, 62(11): 286-300. https://doi.org/10.3901/JME.260411

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针对航空发动机主轴轴承散热特性不佳的问题，提出了一种仿莲藕型空心内冷外圈结构，建立了空心内冷结构的动力学模型。采用流热固耦合分析方法，研究了轴承外圈内壁传热系数和温度对轴承散热性和抗冲击特性的影响规律；阐明了不同工况对轴承温升、变形及阻尼比的影响机理，揭示了外圈内壁面传热系数和温度对轴承性能的重要影响。结果表明，外圈内壁面的传热系数和温度越高，外圈整体温升变化也越大；外圈空心通道进油口的温度变化对流体域的压力变化影响很小；高温环境下，轴承的最大变形和所受最大应力变大，并且高温环境会改变轴承的最大变形位置；温度较低且传热系数较高时，外圈阻尼比较大，有助于减小外圈的振动。研究结果对主轴轴承散热性优化设计有重要意义。

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用于轨道微位移振动能量俘获的压电-电磁复合俘能器研究

孙威, 王彬, 柴瑞波, 杨光, 李昊颜, 李晓坤, 曲昌荣, 张斌

机械工程学报. 2026, 62(11): 301-312. https://doi.org/10.3901/JME.260596

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列车经过时产生的振动能量丰富，可作为轨道列车基础设施监测用无线传感节点的能量来源，但列车轨道振动振幅较小、频率较低，振动能量难以被俘获，考虑到轨道振动及环境特点，提出了一种用于列车轨道微小振动位移能量俘获的位移放大压电-电磁复合俘能器(Micro-displacement amplified piezoelectric-electromagnetic hybrid energy harvester，MDAP-EHEH)，设计杠杆结构来放大轨道微小位移，实现更高效的能量俘获，并在俘能系统中增加外部固定磁铁，引入非线性拓频。通过设计能量输出实验对俘能器输出性能进行测试，结果表明，MDAP-EHEH的位移放大效果可实现振动能量俘获效率的显著提升，非线性的引入使得俘能器能量俘获有效带宽提升133%。搭建无线传感节点自供能实验证明了该自供电无线传感系统可实现对振动数据的有效监测。研究验证了MDAP-EHEH的高效输出性能，拥有为轨道列车监测用无线传感节点供能的巨大潜力。

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面向产品创新设计的涌现机制研究综述与展望

王世杰, 苏建宁, 张书涛, 邱凯, 刘世锋, 杨文瑾

机械工程学报. 2026, 62(11): 313-330. https://doi.org/10.3901/JME.260597

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涌现现象普遍存在于产品创新设计的各阶段，合理分析和应用设计过程中各系统产生涌现现象所隐含的内在作用机制，是推动产品创新设计不断智能化、协调化发展的重要手段。在阐释涌现机制概念的基础上，聚焦于产品创新设计流程，围绕需求识别、概念设计、方案迭代和设计决策四个阶段，重点分析不同阶段关于涌现机制的相关研究现状，总结面向产品创新设计涌现机制研究的关键技术。针对面向产品创新设计的涌现机制研究中存在的多属性因素内在关联条件下创新需求预测精度不足、多维产品要素间高阶协同条件下概念设计质量欠佳、多源异构知识间耦合作用条件下方案迭代方向模糊、多任务认知信息复杂交互条件下设计决策效率低下等问题，展望了面向产品创新设计的涌现机制研究的未来趋势。

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多模态机制改进差分自编码的时变速滚动轴承数据增强方法

王振亚, 刘韬, 吴峰崎, 伍星

机械工程学报. 2026, 62(11): 353-361. https://doi.org/10.3901/JME.260600

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针对差分自编码器(Variational autoencoder,VAE)在数据增强时重构质量不佳，潜在空间分布不准确的问题，提出了一种多模态机制改进VAE (Multi-modal mechanism enhanced VAE,MMEVAE)的时变速滚动轴承数据增强方法。首先，将采集到的时变速轴承振动信号进行短时傅里叶变换得到信号的时频分布矩阵，依次计算每个时间窗口上频谱的熵并进行归一化，得到归一化时频熵谱图(Normalized time-frequency entropy spectrum,NTFES)作为模型的输入；然后，引入高斯混合模型(Gaussian mixture model,GMM)重新定义潜在空间，基于贝叶斯信息准则(Bayesian information criterion,BIC)与互信息(Mutual information,MI)对潜在空间的高斯分布个数进行评估和选择，在图像重建质量和模型复杂度之间取得平衡，并基于多模态特点改进了损失函数以提高模型拟合能力；其次，在模型中嵌入自注意力机制(Self-attention mechanism,SAM)，增强模型对关联信息的特征提取能力以提高图片生成质量；最后，使用真实的变转速轴承故障模拟实验验证了方法的有效性。实验结果表明，所提方法能生成高质量的虚拟数据，可有效提高“变速-数据不平衡”条件下滚动轴承的诊断精度。

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流致振动俘能自供电流量计设计与性能综合评价

李金霞, 林纪, 孙宏军, 李双宝

机械工程学报. 2026, 62(11): 362-371. https://doi.org/10.3901/JME.260601

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为解决分布式流量计在偏远地区的供电困难问题，提出基于流致振动压电俘能的自主供电流量计并进行优化设计。通过安装在圆柱上的对称方形附加物引起被动湍流控制(Passive turbulence control,PTC)，从而对振动模式进行调制。分析了0～180°范围内PTC放置角度对振动的影响，发现40°～75°、115°～155°时高流速引发驰振现象，此时振幅随流速单调递增；其他PTC角度则为涡振模式，此时高流速时频率随流速单调递增。利用不同振动模式的单调特性，分别提出了基于频率和幅值的流量计量方法。然后，综合俘能-计量协同需求，考虑输出功率、计量精度和可靠性等指标，利用基于熵权法-逼近理想解排序法(Entropy weight method-technique for order of preference by similarity to ideal solution,EWM-TOPSIS)的自适应权重评价方法振子优化，发现幅值计量最优PTC角度为45°、频率计量则为160°。最后，设计了能量管理-信号处理复用的自供电模块并进行了实流试验，最大占空比14.3%，重复性优于1%，精度优于5%，量程比优于6:1，尤其适合在人力难以到达的环境中进行管路流量计量和泄漏监测等。

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全断面岩石掘进机盘形滚刀破岩力研究

张照煌, 程克凤, 卓兴建, 全星宇, 贾连辉

机械工程学报. 2026, 62(11): 372-382. https://doi.org/10.3901/JME.260602

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盘形滚刀破岩力是TBM设计的理论基础，更是领域研究的热点和难题。一般通过盘形滚刀线性滚压破碎岩石的试验或软件模拟研究盘形滚刀破岩的垂直力和滚动力。对盘形滚刀圆形滚压破岩力的研究，尤其是侧向破岩力，公开资料表明无论理论研究还是试验研究，尚须进行较深入的理论和试验探索。基于此，通过盘形滚刀的压痕试验和线性滚压破碎岩石的试验，发现了TBM盘形滚刀作用下岩石的“塑-脆”属性；理论研究证明TBM盘形滚刀圆形滚压破碎的岩石具有平面应变特性；据此建立了TBM盘形滚刀圆形滚压破岩力理论。试验研究发现，TBM盘形滚刀圆形滚压破岩力理论的垂直力理论值与试验值的平均相对误差为5.596%，滚动力理论值与试验值的平均相对误差为-4.696%，侧向力理论值与试验值的平均相对误差为5.3%。试验结果验证了理论研究的正确性。

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考虑游隙动态变化的全陶瓷轴承打滑行为研究

张珂, 高刘旺, 王展, 王子男

机械工程学报. 2026, 62(11): 383-398. https://doi.org/10.3901/JME.260603

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全陶瓷轴承因其高硬度、低摩擦系数等特性对于内部接触状态的变化更加敏感且更容易发生打滑。此外，轴承运行过程中内部游隙的动态变化会改变轴承内部接触状态，使轴承的打滑行为更加复杂，加剧轴承运动的不稳定性。因此，提出了一个考虑径向游隙动态变化的全陶瓷轴承打滑动力学模型，建立了陶瓷轴承在高速离心效应和热效应影响下其内部游隙与过盈量之间的映射关系，详细讨论了不同径向游隙影响下轴承部件之间的接触特性和打滑行为，最后设计实验，通过3D打印的差分编码盘间接测量了保持架的角速度来验证模型的正确性。研究结果表明，随着内部游隙的增加，滚珠与滚道之间的打滑速度与打滑区域显著增大。当内部游隙由0 μm增加至5 μm，打滑速度提高了50.47%，打滑范围扩大了24.72%。主轴转速的升高显著加剧了保持架滑动率的波动幅度，当转速由6 000 r/min增加至12 000 r/min时，打滑率增至0.252%，其波动范围提高了23.5%。该研究为全陶瓷轴承的故障检测以及优化设计提供了有效的理论支持。

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考虑应力约束的板壳结构抗震拓扑优化设计

赵志军, 荣见华, 赵磊, 蔡金虎, 易继军, 周泉

机械工程学报. 2026, 62(11): 399-415. https://doi.org/10.3901/JME.260604

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地震作用是结构设计时需要考虑的一种重要荷载作用。为研究考虑应力约束的板壳结构抗震拓扑优化问题，构建了地震作用下结构壳单元最大振型反应平方和开方(Square root of the sum of squares，SRSS)的应力凝聚函数表征格式。为准确描述应力的导数，考虑结构等效模态力以及振型的导数项，推导了SRSS的应力凝聚函数的导数。同时，构建了多项分式有理式刚度矩阵惩罚模型，结合伪模态处理措施，较好的解决了板壳结构拓扑优化的局部伪模态问题。采用基于密度过滤技术、Heaviside映射方法的三场方案和SIMP (Solid isotropic material with penalization)插值方法，构建地震荷载作用下以结构模态柔度总和为目标函数、体积约束和多个SRSS应力凝聚函数约束的板壳结构抗震拓扑优化模型。将优化模型转化为能保证应力和体积约束有效的近似优化模型，并采用移动渐近线方法对近似优化模型进行求解。算例结果表明：结构拓扑构型不同会导致等效模态力分布差异；地震荷载下的结构应力场与结构质量分布、振型和等效模态力相关，在优化模型中考虑等效结点模态力和振型的导数更合理；采用提出的方法可以获得满足体积约束和结构SRSS应力约束的清晰的序列0/1分布板壳结构，解决了板壳结构优化中的局部伪模态问题，验证了所提出方法的正确性和有效性。

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表面粗糙度参数对干摩擦磨损性能的影响

林起崟, 高国良, 丘铭军, 苏志善, 张天宝, 范玉林, 王晨, 洪军

机械工程学报. 2026, 62(11): 416-429. https://doi.org/10.3901/JME.260338

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为提高零件表面的耐磨损性能，从微观尺度层面分析了表面均方根高度、偏度和峰度等粗糙度参数对动接触装配界面磨损性能的影响。首先构建了粗糙表面磨损数值分析模型，理论分析了表面均方根高度、偏度和峰度等粗糙度参数对表面磨损性能的调控作用。分析结果表明：降低表面均方根高度有助于增大实际接触面积，并降低接触压力和磨损量；提高峰度虽会减小实际接触面积并增加局部接触压力，但能有效减少整体磨损；而负偏度则有助于扩大实际接触面积并降低接触压力，进一步减轻磨损。其次开展了表面粗糙度参数对干摩擦磨损性能影响的试验研究。试验结果表明：干摩擦条件下，正偏度、低峰度的表面形貌能够较快进入稳定磨损阶段，但其磨损率较高；负偏度、高峰度的表面形貌虽然需要更长的滑动距离才能达到稳定状态，但其整体摩擦因数较低且磨损率更小。上述研究结果将为优化零件表面处理工艺进而提高表面耐磨性能提供重要的理论依据和工程指导。

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非理想表面胶接装配的位姿偏差计算方法及其应用

张健, 张福礼, 张国锐, 夏焕雄, 沈宏达, 张秀敏, 刘检华

机械工程学报. 2026, 62(11): 430-444. https://doi.org/10.3901/JME.260605

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位姿偏差计算是装配精度预测的核心问题。已有的位姿偏差计算方法多针对配合面初始定位引起的位姿偏差，但鲜有关注定位后的胶接紧固工艺对位姿偏差的影响，导致精密结构的装配精度预测结果难以准确反应实际情况。为此，提出了一种考虑非理想表面定位和胶接紧固两阶段的位姿偏差计算方法。首先，在初始定位阶段，利用位姿试探调整使装配自由度逐个被约束的策略确定了初始定位位姿偏差；然后，在胶接紧固阶段，建立热-力-固化度耦合的胶接紧固有限元分析模型，获得了胶粘剂固化收缩对结构变形的影响，并进一步利用最小二乘拟合获得了胶接紧固后的位姿偏差。通过实验验证了方法计算的有效性，又进一步将方法应用于某石英加速度计关键装配组件的同轴位姿精度预测，预测结果验证了胶粘紧固工艺对位姿偏差的影响不容忽视。研究工作丰富了装配精度预测技术内涵，可被借鉴于具有多阶段装配特征的零件位姿精准计算。

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基于深度迁移学习的水润滑轴承跨工况状态辨识

冯润麒, 郭智威, 薛恩驰, 袁成清

机械工程学报. 2026, 62(11): 445-459. https://doi.org/10.3901/JME.260606

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水润滑轴承作为关键的传动部件，其运行状态的稳定性对船舶的安全和效率至关重要。针对船舶水润滑轴承在运行过程中可能发生故障且单一信号诊断结果不可靠等问题，提出了一种综合利用动力学信息和摩擦学信息的Transformer-1D CNN模型，该模型通过自注意力机制有效捕捉长距离依赖关系，结合卷积网络的局部特征提取能力，能够对多种传感器数据(如摩擦系数、温度、振动信号等)进行综合分析，并结合迁移学习提出了一种跨工况的状态辨识方法，在高性能水润滑轴承综合试验台上进行试验获取数据。试验结果表明，在固定工况下的状态辨识任务中，所提出模型在测试集的准确率达99.97%；在跨工况的辨识任务中，基于特征的迁移学习方法结果优于基于参数的迁移学习方法，在三种跨工况辨识任务中准确率分别达到94.91%、91.38%、96.96%，相比于未使用迁移学习准确率分别提升了17.43%、18.03%、13.59%，证明了所提出的Transformer-1D CNN模型及其结合迁移学习的方法在提高船舶水润滑轴承故障诊断准确性方面的有效性，能够为船舶运营安全提供可靠保障。

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刊出日期：2026-06-05

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