机械动力学

• 一种汽包焊缝检测爬壁机器人的设计及分析

  马育祺;伍剑波;石跃界;颜荣;刘磊;向天乐;

  面向大型锅炉汽包焊缝自动化检测需求，提出了一种可灵活转向的爬壁机器人。首先，针对汽包外壁面的横、纵焊缝扫查需求设计了可灵活转向的底盘结构和分段扭压的探头耦合结构，并用AnsysEM软件对Halbach磁轮的关键参数进行仿真分析，确定合适的参数使磁轮满足吸附要求。其次，分析了机器人在扫查过程中的动态性能，并设计PID算法补偿姿态角和速度的波动。最后，根据模型制造出爬壁机器人本体，并在Q235钢平面进行平面扫查和跨焊缝扫查实验。实验结果表明，所提出的爬壁机器人可以完成TOFD扫查动作并在引入PID算法后能稳定跨越焊缝，满足大锅炉汽包焊缝检测需求。

  2026年01期 v.45;No.371 1-11页 [查看摘要][在线阅读][下载 4325K]
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• 风机塔筒螺栓节点的屈服紧固过程和预紧力监测研究

  张华;周盛龙;徐永生;杨鹤松;张晓萱;郑亚然;

  屈服极限方式紧固螺栓能获得其可用的最高预紧力，且预紧力分布相对均匀。然而，由于紧固进入了塑性区，施工时无法监测螺栓紧固过程的预紧力。针对风机塔筒类大型法兰螺栓的屈服紧固应用，基于精细的有限元模拟和风机塔筒现场紧固实验，探究了螺栓润滑和紧固控制方法与紧固力间的定量关系。研究表明：螺栓紧固力和紧固扭矩在整个紧固过程都是线性的，且螺母因子与摩擦因数线性相关；摩擦因数的增大将显著提高螺栓的扭转效应，同时增大螺牙处的切应力，导致螺栓屈服提前，降低了屈服时的螺栓紧固力；螺栓伸长量与摩擦因数无关，弹性段时的预紧力可基于螺母旋转角度实施精确控制；对屈服紧固方式的螺栓实施伸长法测量紧固力时需要进行修正，该修正系数与螺栓润滑情况无关，但随螺栓屈服程度的增大而加速减小。

  2026年01期 v.45;No.371 12-19页 [查看摘要][在线阅读][下载 1852K]
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• 机械臂动力学前馈混合迭代学习控制研究

  严冬;陈立平;丁建完;

  针对机械臂轨迹跟踪控制中存在的动力学参数不准确和未知外部干扰等问题，提出了一种动力学前馈混合迭代学习的机械臂控制方法。首先，通过动力学前馈控制使机械臂能够基本跟踪期望轨迹，并在期望轨迹的小邻域内将控制系统方程线性化。随后，引入迭代学习控制器，以抵消动力学参数不准确和外部干扰可能造成的影响，并通过迭代进一步降低轨迹跟踪误差。最好，通过压缩映射法从理论上分析了所提出控制方案的误差收敛性，并使用MWORKS.Sysplorer平台对控制方案进行了仿真，在六轴串联机械臂上进行了实验，结果表明所提出的方案可以通过迭代学习逐步减小机械臂的轨迹跟踪误差。

  2026年01期 v.45;No.371 20-26页 [查看摘要][在线阅读][下载 1966K]
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• 单自由度含间隙弹性碰撞振动系统的等效电路仿真

  付文斌;朱喜锋;郑冬;

  该文建立了一类单自由度含间隙弹性碰撞振动系统的力学模型，采用多参数协同仿真法，分析系统在双参数平面下的周期冲击振动分布规律，采用4阶变步长Runge-Kutta法，实验仿真了简谐激励作用下系统的动力学特性及转迁过程，采用电阻、集成运算放大器等电子元件设计了一类与该机械碰撞系统等效的电子电路，并对不同参数下系统的数值仿真结果进行验证。结果表明：利用等效电路仿真所得结果与数值仿真结果相一致，与数值仿真相比，等效电路仿真能够快速实现动态化的参数调节及不同模态下的转换分析，为非线性动力学的研究提供了一种更加便捷的研究方法。

  2026年01期 v.45;No.371 27-36页 [查看摘要][在线阅读][下载 3494K]
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• 湿式离合器温度场仿真分析及沟槽结构优化研究

  王欢;崔露兴;葛帅帅;张志刚;

  为研究沟槽对湿式离合器冷却性能的影响，基于k-ε两层湍流模型和欧拉方法Volume of fluent model (VOF)模型，采用STAR-CCM+软件建立湿式离合器仿真模型。在不改变沟槽流动横截面积的前提下，对沟槽形状进行优化，再通过STAR-CCM+进行仿真分析，得到了径向沟槽内流场和温度分布情况。结果表明：在相同沟槽流动横截面积和相同冷却液流量的情况下，优化后的沟槽结构冷却效果得到明显提升。在此基础上，对沟槽结构进行深入研究，得到了不同流量和转速差下的冷却效果，为湿式离合器摩擦片的设计及优化提供理论参考。

  2026年01期 v.45;No.371 37-43页 [查看摘要][在线阅读][下载 2365K]
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• 结合人工鱼群和RRT算法的机械臂路径规划

  田玉冬;徐传征;

  为了解决快速搜索随机树(Rapid-exploration random tree, RRT)算法在高精度机械臂的路径规划中存在的问题，如采样点随机性强、路径指向性差、路径平滑度低、路径长等，提出了一种融合的人工鱼群算法(RRT-ASFA)来优化RRT生成的路径。首先，为RRT提出了一个目标偏置策略，以减少采样点的随机性并优化目标方向；提出了步长自适应和搜索区域限制，以优化路径规划时间。其次，对于人工鱼群算法(Artificial fish swarming algorithm, ASFA),提出了自适应步长和自适应视场范围以使人工鱼群更快收敛；对RRT规划的路径的转折点进行了优化，使路径更短。最后，通过Hermite样条函数对路径进行了平滑处理。通过仿真实验发现，与传统的RRT算法、目标偏置RRT算法和RRT~*算法相比，结合算法规划的路径长度更短，路径节点更少，这证明了该组合算法的可行性。

  2026年01期 v.45;No.371 44-56页 [查看摘要][在线阅读][下载 2874K]
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• 被动式踝关节助力外骨骼机构设计与仿真

  仇志宇;朱松青;韩亚丽;金壮壮;

  研究了一种基于离合器和弹簧组成的踝关节助力外骨骼，该外骨骼为被动式设计，通过离合器在行走不同阶段的开合，串联弹簧实现能量的存储与释放，进而实现行走行走助力并减少代谢消耗的目的。首先，基于三维建模软件SolidWorks进行踝关节助力外骨骼结构设计；其次，基于Adams虚拟样机仿真，研究机构的合理性，并基于OpenSim进行人体穿戴踝关节外骨骼后的代谢能量变化研究；最后，进行行走实验，结果证明实验者穿戴踝关节助力外骨骼行走时，下肢肌肉的肌电信号减小，踝关节有较好的助力行走效果。

  2026年01期 v.45;No.371 57-65页 [查看摘要][在线阅读][下载 2774K]
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• 气压ABS架构下的商用车线控制动方案设计与试验

  黄万义;冯小明;李浩欣;曾锦彬;龙志能;彭嘉煌;刘余清;罗茂林;

  基于商用车的ABS(Antilock brake system)架构，提出了一种结构简单、高性价比的商用车线控制动实现方案。根据现有的商用车ABS系统，设计了一种可实现压力精确闭环控制的IAEB(Intellgent electronic brake systems)电磁继动阀，并基于该阀设计出一种线控制动系统。同时将该线控制动方案铺设在实际车辆中进行试验，通过测试试验车辆的减速度控制精度与制动响应时间进行分析线控制动系统的制动性能。实车测试表明该线控制动系统与现有EBS(Electronic brake systems)电子制动系统的线控制动效果相同，但结构更为简单。而且可以直接在现有的系统上进行互换升级，极大地降低整车厂推广线控制动系统的成本，利于在商用车领域快速实现智能驾驶。

  2026年01期 v.45;No.371 66-74页 [查看摘要][在线阅读][下载 2646K]
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精密制造与加工

• 含Al-Si镀层的22MnB5板激光焊接接头金属间化合物生长分析

  钱朱青;刘海江;汪乾;魏冉;

  为得到含有Al-Si镀层的22MnB5钢板在激光焊接接头处金属间化合物的生成情况，采用实验和理论计算相结合的方法，针对焊接过程中Al元素流入熔池与母材中的Fe、Mn形成的二元和三元金属间化合物，以界面元素分布及力学性能为基础，从最大形核驱动力角度出发，利用金属间化合物吉布斯自由能变化量为依据分析Al/Fe/Mn金属间化合物的种类和生长成形序列。结果表明，脆性金属间化合物的生成对焊缝区显微硬度有增强效应；Al-Fe二元金属间化合物的生成序列最为靠前，Al-Mn二元金属间化合物与Al-Fe-Mn三元金属间化合物的生成序列相近，Fe-Mn二元金属间化合物生成序列靠后在界面层基本不会生成；在Al元素均质化程度较好的区域其基本以Al-Fe二元金属间化合物形式存在，在Al元素偏聚情况严重的焊趾区域Al-Fe、Al-Mn及Al-Fe-Mn的吉布斯自由能结果近似，金属间化合物种类丰富。

  2026年01期 v.45;No.371 75-84页 [查看摘要][在线阅读][下载 3521K]
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• 考虑铣削亚表层残余应力的GH4169疲劳寿命预测与分析

  王峻晖;张杭;崔飞杰;闫蓉;彭芳瑜;闫澳迪;

  高温合金GH4169是典型的难加工材料，铣削后零部件的表面完整性直接影响其疲劳性能。该文考虑铣削工况下的亚表层残余应力分布，综合铣削表面加工硬化、表面形貌等参数修正了其疲劳寿命预测模型中的影响项，并分析了各项表面完整性指标对疲劳寿命的影响比例。实验结果表明，该文提出的考虑表面完整性影响项的预测模型可以较为精确地预测GH4169的疲劳寿命。在该研究的铣削参数范围内，相较于表面形貌，亚表层残余应力和表面加工硬化对疲劳寿命的影响较大，并相互制约；铣削表面至最大残余压应力深度间的残余应力均值和表面残余应力表征的加工硬化可以共同反映疲劳寿命变化趋势。

  2026年01期 v.45;No.371 85-93页 [查看摘要][在线阅读][下载 2022K]
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• 融合TAM-LSTNet-CEEMDAN-RF误差修正模型的工艺质量预测算法

  侯步超;阴艳超;张曦;汪霖宇;陈忠;洪志敏;

  针对传统流程生产工艺质量预测模型训练过程中存在误差积累的问题，提出一种融合注意力机制-长短时间序列网络-自适应噪声集成经验模态分解-随机森林(TAM-LSTNet-CEEMDAN-RF)误差修正的组合预测模型。首先通过引入互信息和堆叠稀疏自编码器，从工艺数据中筛选出有效的特征，构建有效维度；然后利用TAM-LSTNet模型挖掘有效维度与工艺时间序列数据之间的复杂关联关系，得出第一值并与测试值相减，计算出误差序列，通过CEEMDAN-RF模型对误差序列进行校正，得出第二值；最后将两值相加处理，得到质量指标预测值。结合某流程生产线的数据进行分析验证，结果表明：组合模型的拟合度较TAM-LSTM模型和TAM-LSTNet-RF模型分别提高了0.036、0.029,验证了所提方法的有效性和适用性；所提误差修正模型可实现流程生产质量的准确预测。

  2026年01期 v.45;No.371 94-103页 [查看摘要][在线阅读][下载 2995K]
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• 螺旋锥齿轮渗碳过程温度场预测方法

  支则君;唐子荣;刘灏;涂琴;眭翔;张映桃;曹卫东;

  螺旋锥齿轮渗碳淬火过程中的温度变化会直接影响最终的组织、应力分布和变形。在实际生产中，想要获得齿轮渗碳淬火过程完整的温度变化是十分困难的。提出了一种基于改进物理信息点云网络的渗碳过程温度场预测模型，通过将渗碳-淬火过程传热问题的偏微分方程损失加入至神经网络的损失函数中，构建了基于物理信息约束的温度场预测模型。使用该模型分别对渗碳过程中的升温和油冷阶段的数据集进行训练和预测。模型在验证集上对升温和油冷阶段的均方误差分别为2.7×10~(-4)和3.59×10~(-3),表明该模型是可行的。

  2026年01期 v.45;No.371 104-115页 [查看摘要][在线阅读][下载 3921K]
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仪器、仪表科学与技术

• 面向低速旋转声源的波束形成声源定位比较研究

  孟柳艺;柳小勤;郭祥;李亚山;

  低速旋转机械故障特征存在频率低、难提取、诊断困难等问题，基于麦克风阵列的声学成像技术具有测量速度快、非接触式测量等优势，能够提高诊断精度和准确率。该文利用切片处理将具有较低运动速度的旋转声源等效为静止声源，针对传统波束形成、反卷积类波束形成算法中的DAMAS、CLEAN-PSF和CLEAN-SC,分别从声源成像空间分辨率、定位误差和计算效率进行对比分析。实验结果表明，CLEAN-PSF算法具有良好的定位和效率综合效果。该研究将为声学成像技术应用到低速旋转机械故障声源定位的波束形成算法选择提供参考。

  2026年01期 v.45;No.371 116-123页 [查看摘要][在线阅读][下载 2234K]
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• 弹性驱动系统的振动抑制及陷波器设计分析

  章国光;陈超凡;詹云峰;

  针对二惯性弹性驱动系统，传统的极点配置法只能通过相同实部、半径、阻尼系数等代表性的极配置来进行系统设计，为了提高系统设计的自由度，导入参数平面法解决参数设计及调节问题。基于参数平面法进行PI控制系统设计，分析系统的阻尼特征，针对系统欠阻尼的特性，在系统中导入传统陷波器，研究使用陷波器对机械谐振的抑制效果。最后通过设计分析与仿真表明，系统的阻尼特性与惯性比密切相关，且陷波器可使系统阻尼特性提高，表明参数平面法对二惯性系统参数调节的简单有效。

  2026年01期 v.45;No.371 124-130页 [查看摘要][在线阅读][下载 1471K]
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• 改进RRT^*算法的移动机器人路径规划

  池吕庭;鲁宇明;黎政秀;

  针对RRT~*算法的随机性强、收敛速度慢、路径质量不佳等问题，提出了一种双向启发式自适应搜索RRT~*算法。首先，通过双向搜索策略，分别从起止位置各生长一棵随机树，在工作空间中进行搜索，使算法收敛的更快。其次，引入了人工势场中引力场的思想，使随机树在生成新节点时，偏向目标位置进行生长，以减小随机树采样时的强随机性。最后，采用了自适应步长策略，提高了算法的避障能力以及路径的平滑度。实验证明，改进策略的综合作用使得改进后的RRT~*算法能够快速、有效地完成路径规划任务。

  2026年01期 v.45;No.371 131-140页 [查看摘要][在线阅读][下载 2334K]
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运载工程

• 超冗余蛇形臂双侧偏移跟随逆解算法研究

  唐洁琼;万德涛;杨刚;胡德安;

  针对超冗余蛇形臂机器人冗余自由度多、逆解求解复杂、计算量大、运动偏移量大的问题，该文提出了一种超冗余蛇形臂机器人的双侧偏移跟随逆解算法。该算法将蛇形臂的位置更新方式调整为双侧偏移跟随，通过新位置轴线与原位置轴线交点的优化选择，并利用点、线关系求解更新位置，将蛇形臂逆解转化为单节蛇形臂运动学逆解迭代计算，以降低蛇形臂的运动偏移量，同时提高求解效率。通过数值实验，与改进的末端跟随算法、FABRIK算法进行对比分析，表明双侧偏移跟随算法可以有效减少运动偏移量，并保证良好的求解效率。

  2026年01期 v.45;No.371 141-150页 [查看摘要][在线阅读][下载 2804K]
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• 复杂道路环境下车辆队列经济性协同自适应巡航控制研究

  张鑫;赵志刚;陈峥;郭凤香;刘永刚;

  为提升复杂道路环境下车辆的经济性，面向车辆队列设计一种分层式优化控制策略。其中，上层针对包含有弯道、坡度以及具有速度限制的复杂道路，综合考虑车辆纵向和横向动力学特性对行驶经济性和安全性的影响，提出一种变步长滚动迭代动态规划方法，首先按限速在距离域上对道路进行阶段划分，再在各阶段上通过多次迭代，逐渐收缩状态量和控制量网格进行计算，以在线滚动求解得到头车经济性速度轨迹；下层基于模型预测控制，通过队列车辆运动学模型构建多约束系统预测模型，并引入松弛因子进行软化，扩展求解可行域，为队列后车设计跟车策略实现协同自适应巡航控制，以跟随头车速度轨迹。通过仿真分析表明，上层所提方法相较于传统优化方法在节能性和计算效率上均有所提升；下层设计的跟车策略能有效地跟踪头车速度轨迹，且表现出良好的跟车性能。

  2026年01期 v.45;No.371 151-162页 [查看摘要][在线阅读][下载 2497K]
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• 融合知识图谱和XGBoost的车辆故障诊断研究

  胡杰;陈林;魏敏;耿黄政;张潇;卿海华;乔美昀;

  为解决目前车企售后维修存在的过度依赖维修技师经验、维修手册查阅低效和维修历史数据未有效利用等问题，基于某车企闲置的售后维修数据，将知识图谱引入汽车故障领域。鉴于数据中部分字段的文本数据为长文本类型，提出一种基于规则预处理与深度学习模型实体抽取结合的方法，挖掘利用车辆维修历史数据，完成汽车故障知识图谱的构建。为有效利用汽车故障知识图谱协助维修技师进行故障诊断，设计了一种基于知识图谱的车辆故障诊断流程，该流程包含一种融合知识图谱多实体和XGBoost的故障诊断方法。实验对比和实际案例测试分别验证了故障诊断方法的有效性和流程的实际可用性。

  2026年01期 v.45;No.371 163-172页 [查看摘要][在线阅读][下载 2094K]
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• 四轮独立驱动电动汽车路径规划与跟踪控制研究

  黄剑龙;王旭东;高银;刘瀚蔚;

  针对四轮独立驱动电动汽车的实时路径规划与稳定性跟踪控制问题，基于改进的快速随机搜索树(RRT)路径规划算法与前馈/模糊比例积分微分(FPID)控制算法，提出了一种独立电驱汽车路径规划与跟踪控制的系统框架。首先，采用目标导航优化、加速优化采样及路径平滑处理等策略对传统的RRT算法进行改进，保证所规划的路径满足汽车运动学约束、无碰撞，且曲率连续；其次，在传统动力学的基础上，结合模糊控制理论与前馈控制机理，设计了一种横纵向协同控制器来跟踪所规划的参考路径，并设计跟踪稳定性评价指标；最后，进行联合仿真与实车试验，实现所设控制器对期望路径的稳定跟踪。通过不同工况的实验结果表明，该控制器在中低速下具有良好的跟踪控制效果及稳定性。

  2026年01期 v.45;No.371 173-182页 [查看摘要][在线阅读][下载 3247K]
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材料科学

• 850℃下DD6镍基单晶高温合金低周疲劳性能的取向相关性

  李晓闻;张浩成;温志勋;张冬旭;

  目前，关于DD6合金低周疲劳的研究主要集中在高温范围内，为探究DD6镍基单晶高温合金在中等温度850℃下低周疲劳的取向相关性、循环应力响应和断裂机制的取向相关性，该研究利用Instron8801型液压伺服高温疲劳试验机，在850℃下开展不同取向DD6镍基单晶光滑圆棒试样的低周疲劳试验，利用扫描电子显微镜(SEM)和光学显微镜(OM)分析断口附近显微组织特征。结果表明：考虑应变和应力范围，[011]取向的DD6镍基单晶合金的疲劳性能最优；总体趋势为取向偏差越大疲劳寿命越低；相同取向下，较高应变幅加剧初始循环硬化，缩短应力饱和阶段，降低疲劳寿命；DD6单晶合金低周疲劳裂纹萌生后沿不同晶体取向和滑移系进行扩展，然后沿{111}滑移面扩展直至试件断裂，断面属于准解理型断面；断口附近观察到驻留滑移带，其方向与裂纹扩展方向相关。

  2026年01期 v.45;No.371 183-190页 [查看摘要][在线阅读][下载 3360K]
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• 《机械科学与技术》征稿简则

  <正>本刊由西北工业大学主办，1981年创刊，月刊，向国内外公开发行。本刊是中文核心期刊、中国科学引文数据库（CSCD）核心期刊、中国科技信息研究所选定的科技论文统计源期刊。1）本刊刊登的学术论文主要包括：机械科学与技术的理论研究，设计计算，机构分析，实验研究，涉及机械工程的新方法、新工艺、新材料、新设备，CAD/CAM及机电一体化、学科发展前沿的领先成果。

  2026年01期 v.45;No.371 2页 [查看摘要][在线阅读][下载 141K]
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• 《国际设备工程与管理》（英文季刊）征稿启事

  <正>《国际设备工程与管理》为学术性英文期刊（ISSN 1007-4546），季刊。现主管单位为工信部。由西北工业大学主办并向国内外公开发行。设备工程与管理是一门综合性的交叉学科，它的特点是以工为主，工管结合；以机为主，机电结合。并涉及技术、经济及管理等方面的相关内容。本刊的报导重点是与设备相关的应用技术和工业管理等方面的相关学术论文。现诚征2026年第2期（2026年6月30日出版）的稿件。

  2026年01期 v.45;No.371 191页 [查看摘要][在线阅读][下载 120K]
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