实现由制造大国向制造强国的转变,已经成为新时期我国经济发展面临的重大课题。在详细分析我国制造业现状的基础上,阐述了“中国制造2025”的指导思想、战略部署、基本方针和战略举措,认为“互联网+先进制造业+现代服务业”将成为中国经济发展的新引擎。指出“制造业数字化网络化智能化是新一轮工业革命的核心技术,应该作为中国制造2025的制高点、突破口和主攻方向”,重点围绕“智能制造是新一轮工业革命的核心技术”和“智能制造是中国制造2025的主攻方向”两个论断展开了全面深入的剖析解读。

论述了增材制造技术的国内外发展状况，分析了我国在该技术领域面临的机遇与挑战，认为未来增材制造技术应该围绕金属成形中的强非平衡态凝固学、极端条件下增材制造新机理、梯度材料、结构的增材制造机理，以及组织工程支架活化生长和功能再创的生化、生命学原理等科学问题开展研究。建立"应用发展为先导、技术创新为驱动、产业发展为目标"的研究发展思路，以推进增材制造技术的发展，为创新型国家建设提供有力支撑。

从制造技术的发展变迁和面临的新挑战出发，分析了针对智能制造内涵及特征的认知发展过程，给出了对工业4.0时代智能制造的新认识，进而提出了智能制造理论体系总体架构，该体系架构由8个模块构成：理论基础、技术基础、支撑技术、使能技术、核心主题、发展模式、实施途径和总体目标。分别阐述了体系架构中的总体目标、核心主题、支撑技术和使能技术四大模块的具体内容，讨论了推进和实施智能制造的基本原则和技术路线，展望了未来制造的新形态和新特征。

系统阐述了垂直轴风力发电机几种主要类型的结构、原理及应用情况,简要介绍了在提高风能利用率方面所作的性能改进以及垂直轴风力发电机几个关键的组成部分取得的最新研究进展,指出垂直轴风力发电机是今后风力发电发展的主要方向。最后,针对目前垂直轴风力发电机研究现状的不足之处,提出了需要进一步研究的问题。

针对面向供应链的高级计划与排程问题,提出了一种混合整数规划模型。该模型是在考虑供应链物理约束、机器能力约束、工件加工顺序约束、可选机器、订单交付期的基础上,以最小化提前/拖期惩罚为目标而构建起来的。算例分析表明,该模型能够得出最优生产排程。

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概述了可靠性工程发展的历史，总结了可靠性试验发展概况以及机械产品可靠性试验面临的问题；综述了加速寿命试验和加速退化试验建模、试验数据分析和试验方案优化设计方法的研究进展，以及高加速寿命试验技术的研究进展；展望了机械产品可靠性试验技术的发展前景，并提出了促进可靠性试验理论方法工程应用的解决方案。

航空液压管接头是直接影响飞机安全和可靠性的重要元件。为全面了解各类航空液压管接头性能,介绍了永久式、可分离式和柱端式三大类航空液压管接头的基本特点；从结构、原理、使用范围、设计标准和供应商等方面对主要液压管接头进行了详细阐述；
从耐压能力、拉脱强度、质量和安装等方面对比分析了三大类管接头中每种管接头的性能和优缺点；针对不同压力级别系统给出了航空液压管接头的选择推荐,展望了航空液压管接头未来的发展方向,指出了我国在该领域与国际先进水平的差距。

风电机组大型化步伐加快，核心零部件的可靠性对风机运行的影响越来越大。滑动轴承具有高承载、长寿命、易维护、可扩展、小体积等优点，对风机主轴承关键零部件的国产安全可靠替代水平提高具有显著作用和很大潜力。分析了大功率风机主轴滚动轴承存在的问题与主轴应用滑动轴承的优势，并详细论述了风机主轴滑动轴承设计、材料、润滑、试验验证等多方面的技术方法和应用现状，总结了大功率风机主轴滑动轴承存在的问题及未来的发展趋势，为大功率风电主轴承数字化设计与产业发展提供参考。

生产力发展与工程技术革新要求机构具备可自重组与可重构及"一机多用"的功能，以满足复杂工况需求。可重构机构具有可变活动度和可变构态，可以满足多任务、多工况与多功能的要求，然而，决定其设计方法的演变内涵与分岔机理的研究目前仍不为学者们充分了解。从变胞机构的演变与分岔机理的角度，以旋量理论、李群与李代数及微分流形为主要工具，揭示了机构演变内涵及运动与约束空间的内在关联关系；探究了机构演变中的分岔机理与可控奇异位形，回顾了变胞机构与折纸及折展机构的历史渊源，综述了变胞机构的构型设计、性能综合与新型设计理念及其创新应用。

针对采用线性霍尔元件检测直线电机动子的磁场进而通过磁场信息来解算电机位置的方法,通过介绍双霍尔传感器位置检测的原理,分析由安装误差造成解算位置偏差的机理。提出采用三轴霍尔传感器代替线性霍尔传感器的方法,实现霍尔线性影响因素的误差补偿。为了降低非线性干扰造成的位置解算误差,提出了模糊-神经建模方法来实现传感器的离线标定,最后通过仿真和实验证明了所提传感器误差补偿方法的有效性。

数据是未来制造业的核心要素，工业大数据分析是赋予制造"智能"的关键。系统分析了大数据驱动的智能制造的科学范式、理论方法与使能技术，阐述了应用方向与工业实践；根据"第四范式：数据密集型科学发现"，提出了"关联-预测-调控"的大数据驱动智能制造科学范式；根据数据处理流程，总结了融合处理、关联分析、性能预测与优化决策四位一体的方法体系。围绕边缘层、平台层和应用层设计大数据平台，介绍了大数据驱动智能制造的使能技术；从智能设计、计划调度、质量优化、设备运维四个角度，综述工业大数据驱动的智能制造应用现状。

通过铸造镁合金AZ91D和变形镁合金AZ31B室温环境下应力控制的低周疲劳试验,采用Basquin模型、SWT模型、应变能-寿命模型等模型进行了镁合金低周疲劳的寿命预测。在此基础上,基于连续介质损伤力学的不可逆热力学理论,将镁合金的低周疲劳损伤视为一个不可逆的耗散过程,用熵来反映系统的耗散过程,并以每一次循环的平均应变增量来反映平均应力对材料的影响,提出了一种新的镁合金低周疲劳寿命预测模型。用该模型进行了镁合金的低周疲劳寿命预测,预测结果与实测结果符合较好,同时相比上述其他模型,该模型具有较好的预测效果。

将气缸在行程末端的冲击问题看成一个由细长活塞杆、质量负载、活塞以及端盖组成的振动系统。首先应用弹性体的一维波动方程建立细长活塞杆纵向振动变形的数学模型,用模态叠加方法解析了冲击力、接触位移以及接触时间。然后利用非线性有限元软件LS-DYNA对气缸冲击过程进行数值仿真计算分析,详细研究了当驱动负载质量以及活塞初始冲击速度不同时,活塞冲击接触面接触合力和接触作用时间的变化情况。对比分析了理论解析解与LS-DYNA数值解,验证了解析解的准确性,得出了冲击力分别随速度和负载的变化规律；进一步对冲击振动响应进行了频率分析,并研究了气缸冲击力的变化原因。研究结果为气缸的设计和使用提供了理论和实际参考。

人信息物理系统(HCPS)的智能制造理论体系明确了人在智能制造系统的中心地位。从智能制造人机协同的需求出发，基于人机交互鸿沟理论，在行为、意图、认知三个层面讨论了人因工程在“人本智造”中的研究重点。围绕虚实融合场景、多模态人机交互及认知量化等方法，阐述了人因工程在促进HCPS智能融合的重要作用。最后，从实现HCPS集成的智能制造系统出发，提出了“人本智造”的研究方向和学科发展建议。

焊接接头易出现缺陷和应力集中，在疲劳载荷作用下将成为疲劳裂纹萌生和扩展的薄弱区域。与均质材料相比，接头各区域微观组织及应力局部化使得焊接结构疲劳问题进一步复杂化。区别于理想实验条件，实际焊接结构服役环境复杂，疲劳寿命预测须考虑环境因素与焊接结构耦合特性。为此，对影响焊接结构的内在因素进行总结分析，从复杂载荷和极端服役环境两方面对现有焊接结构寿命预测模型进行综述，结合最新研究进展对改进焊接结构疲劳寿命评估方法提出建议。

针对复杂连杆机构因复杂的构成方式和多样性的原动力输入方式而存在的运动奇异性复杂问题,利用连杆机构运动瞬心以及连杆机构的特点,提出了运用等效四连杆机构来分析和解释单自由度复杂平面连杆机构奇异性问题的方法。该方法所采用的等效四杆机构死点时的几何特性还可用来分析更复杂单自由度平面连杆机构如双蝶形八连杆机构的奇异性问题。

类哺乳动物腿式机器人凭借其离散式的地面支撑和对障碍、沟渠等复杂特殊地形及不可预知环境的极强适应性,使其具有广泛的应用前景。从双腿式机器人和四腿式机器人两个方面介绍了国内外类哺乳动物腿式机器人的研究现状,分析和讨论了腿式机器人在腿部结构、关节驱动、导航、稳定性判据和控制算法方面的相关理论与方法,对存在的问题进行了讨论,并对未来的发展趋势进行了预测。

目前，工程中亟需一种谐波减速器加速寿命试验方法来替代全寿命试验，以减少试验周期和成本。基于加速寿命试验原理，提出了一种基于谐波减速器失效特性的恒定应力加速寿命试验方案，以谐波减速器最易发生失效的柔轮为对象，给出了确定失效判定、加速应力、加速系数、加速模型的方法。在小样本试验数据处理中，通过采用极大似然法和马尔科夫蒙特卡洛法得到了更为准确的威布尔分布参数估计。样机的实验结果表明该方案能有效描述谐波减速器的寿命，其基本额定寿命的可靠度评价标准比中位寿命的评价标准高出62%，有效地评估了谐波减速器的寿命指标，研究结果具有一定的工程应用价值。

改善沟道工作表面完整性是解决轴承可靠性寿命低、摩擦功耗高、振动噪声不稳定等技术难题的有效手段。在综合调研国内外学者对广义表面完整性研究的基础上，提出了轴承沟道表面完整性特征参数的定义和内涵，阐述了特征参数的意义及对轴承性能影响的机理，简述了轴承沟道表面加工技术的发展现状，详细分析了锻造、车削、热处理、磨削、超精加工等不同加工工艺对轴承沟道表面特征参数的影响规律，给出了相应的控制措施。最后，介绍了提高轴承工作表面完整性的新技术、新工艺、新方法，并对提高轴承沟道工作表面完整性技术进行了总结和展望。

概述了角接触球轴承在电主轴中的应用现状，分析了电主轴预紧力与电主轴精度、转速、寿命等性能的相互影响关系；回顾了轴承定位预紧技术和定压预紧技术的原理及特点；分类评述了采用液压装置、形状记忆合金弹簧、双金属隔套、压电装置、电磁力装置、离心力装置等预紧方式的调压预紧技术和自动预紧技术的原理及效果；最后，对电主轴预紧技术的未来发展趋势进行了预测与展望。

以上汽集团所销售的电动汽车产生的报废动力电池为研究对象，建立了评价指标体系，并运用模糊综合评价法研究了废旧动力电池的逆向物流模式选择。研究发现，自营模式在总体上最适合上汽集团的电池回收。在具体指标方面，自营模式在经济和管理因素方面优势突出，外包模式在技术因素方面优势最为明显。最后，综合分析了上汽集团废旧动力电池回收的利益相关方和逆向物流过程所涉及的各个环节，建立了现阶段适合上汽集团发展的以自营模式为基础的复合型废旧动力电池逆向物流回收网络。

重型数控机床是能源、交通等行业超重、超大零部件的工作母机，制约着这些行业的发展。结合国内重型数控机床设计与制造的挑战，以数控七轴五联动螺旋桨加工重型车铣复合机床CKX5680为例，介绍了重型数控机床的技术突破与创新；介绍了已投入使用的多型国产重型数控机床及其使用中遇到的问题；对重型数控机床的发展趋势进行了展望。

探讨了制造技术发展趋势，论述了制造历史发展的三个阶段，指出原子及近原子尺度制造(ACSM)是下一代制造技术的主流发展趋势，对未来科技发展和高端元件制造具有重要意义。详细分析阐述了ACSM的主要研究内容及关键科学问题，并提出了相应的建议和措施。

为了推动机器人辅助腹腔镜手术中力感知技术的深入研究和临床应用，综述了其研究进展。针对有传感器的力感知，将其分为基于电信号和基于光信号两类，分析了传感器在手术器械上的位置分布、机械结构、测量范围、测量精度和电磁兼容性等关键指标，并讨论了其优势和局限；针对无传感器的力感知，将其分为基于视觉和基于动力学模型两类，并分析了其实现方法、技术障碍和误差来源。最后，展望了机器人辅助腹腔镜手术中力感知技术的发展趋势。

针对当前数字孪生车间演化机理不清楚造成其在制造领域技术路线图不明确的问题，从信息流、物料流、控制流三者的作用及关系剖析了当前生产车间所存在的问题和挑战，在总结数字孪生源起与发展现状后，提出从可视化、逻辑、数据三个维度构建可交互、可控制、可计算的虚拟车间，进而探讨从虚拟车间到数字模型车间、数字投影车间和数字孪生车间的演化机理。提出从数字化、智能化、智慧化三个阶段逐步构建数字孪生车间并阐述了各阶段的运行机制及使能技术，可为数字孪生车间在制造领域的推广与应用提供参考。

针对六自由度装校机器人,通过D-H法建立了各连杆的参考坐标系,给出了装校机器人各连杆与末端执行器的位姿关系,并推导出装校机器人的运动学正解方程。采用微分变换法求得机器人雅可比矩阵并对装校机器人进行了奇异性分析,为装校机器人在实际装校作业环境中的轨迹规划及实时控制提供了理论基础和重要数据。

基于生产计划与调度协同优化的思路，建立了计划与调度滚动优化模型，并提出一种"闭环集成-滚动重调度"策略。当生产系统出现产能受限或订单变更等动态变化时，调度与计划形成"闭环响应模式"，进而采用动态约束平衡的混合算法对生产计划与调度进行协同优化。为验证所提出协同优化策略的有效性和可行性，选取典型算例进行了仿真研究，结果表明该策略能有效处理生产系统的动态变化，保证系统的调度优化及时调整。

提出一种高强钢/碳纤维增强复合材料(CFRP)的多材料零件连接成形一体化加工工艺，利用热冲压工艺对高强钢和CFRP预浸料进行连接并成形高强钢/CFRP多材料零件。研究热冲压过程中不同的淬火温度下多材料复合板的制备工艺，并对试样中钢板进行微观观测，最后对复合件进行弯曲试验。微观检测结果表明，该工艺下钢板组织为全马氏体组织。三点弯曲试验结果表明，未铺设CFRP试样、铺设2层CFRP试样和铺设4层CFRP试样的弯曲角度分别为130°、110°和104°。对弯曲试验的力位移曲线进行积分，计算试样的能量吸收量，得到如下结论：未铺设CFRP试样、铺设2层CFRP试样和铺设4层CFRP试样的能量吸收量分别为9410 J、9692 J和10 050 J；铺设2层CFRP的试样和铺设4层CFRP的试样相比于未铺设CFRP的试样，能量吸收量分别增加2.9%和6.8%。

为满足手指功能损伤患者康复的需要,设计了一种基于平面连杆机构的手指康复外骨骼机器人。通过分析仿生手指运动的自由度,建立了机器人运动学模型；以主要机械构件和手指关节转动角度为空间向量元素,求解了机器人的工作空间,在此基础上,得到各机械构件的最佳尺寸,从而完成对机械构件的结构优化设计。仿真实验表明,该机器人能带动手指在一定角度范围进行弯曲拉伸运动,可以满足手指损伤患者的康复训练需求。

工业机器人定位精度直接影响其辅助制造产品的精度水平和质量一致性。工业机器人定位精度可靠性和定位误差补偿技术已成为学术界和工业界讨论的热点。对工业机器人定位精度可靠性及定位误差补偿的发展现状进行了分析讨论，总结了该领域的主要研究方法及热点问题，最后对该领域的发展方向进行了展望。

利用D-H标架法建立了机器人的运动学模型,并在分析轨迹规划流程基础上将改进B样条曲线用于机器人关节空间轨迹插值；在论述改进原因并详细阐述改进B样条曲线的生成方法后,给出改进B样条曲线应用时的速度与加速度性质及算法实现细节；在MATLAB 2014a平台上进行仿真实验,利用改进方法实现圆弧轨迹运动。结果表明,该方法能够有效提高机器人在关节运动及空间轨迹的平滑性,进而可优化机器人的轨迹运动。