中国机械

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雷小星

中国机械. 2025, (31): 4.

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工业机器人工具更换器是实现末端执行器快速切换与多功能集成的核心部件，其配套传输模块的性能直接决定机器人系统的柔性、可靠性及智能化水平。本文系统阐述工具更换器传输模块的功能分类、结构设计、性能参数体系及测试验证方法，综合分析机械、电气、流体等多物理场耦合作用下的设计关键要点，提出一套基于标准化、模块化与高兼容性的传输模块设计框架，并着重强调从实验室验证到工业现场应用的系统化测试流程对保障模块性能的重要性。本研究可为工业机器人工具更换器传输模块的工程设计、选型及实际应用提供理论依据与实践指导，对推动该类部件的规范化发展及提升智能制造装备整体性能具有重要参考价值。

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基于NFC通信的温室环境检测机器人路径跟踪算法

王炎赵大伟徐红郑茜渝

中国机械. 2025, (31): 9.

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改进人工势场算法的机械臂动态避障路径规划方法分析

刘洪涛

中国机械. 2025, (31): 13.

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文章提出基于改进人工势场算法的机械臂动态避障方法。构建机械臂运动模型，描述各连杆及末端执行器在三维空间中的位姿信息，并通过逆解计算确定机械臂的运动角度。利用人工势场算法计算机械臂的引力场和斥力场函数，通过矢量合成得到合势场，进而确定机械臂的运动方向。通过引入虚拟目标点策略对算法进行改进，使机械臂能够在复杂环境中有效逃出局部极小值陷阱，实现动态避障。测试结果表明，在不同障碍物环境下，本文方法能够规划出最短避障距离分别为0.2m 、 0.04m及0.03m的安全路径，确保机械臂在基础和复杂动态环境下均能高效、安全地抵达目标点，为机械臂在复杂环境中的自主运行提供可靠的技术支持。

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焊接机器人生产效率提升管理方法探究

刘霄悦

中国机械. 2025, (31): 17.

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一种定转子合装机的设计

张杰1 付志钦2 庄涛1

中国机械. 2025, (31): 21.

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绿色制造理念下的机械零部件轻量化结构设计

沈红义

中国机械. 2025, (31): 26.

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用于自动化生产线的机械夹具结构设计

黄清

中国机械. 2025, (31): 30.

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嵌入式金属芯橡胶减震支座结构优化

王月红1 何林楠2 宋洪地1 陈丙瑞3

中国机械. 2025, (31): 35.

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应用自适应控制的机械模具结构设计

陈岳军

中国机械. 2025, (31): 39.

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高原金矿破碎设备耐磨结构改进

李岩

中国机械. 2025, (31): 43.

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双摇臂抱杆组塔无线监测系统设计

卢凯王奕博张松石展

中国机械. 2025, (31): 47.

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高速切削条件下薄壁零件动态变形特性试验研究

王哲

中国机械. 2025, (31): 51.

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高强度紧固件冷镦成形工艺关键技术与质量控制分析

葛兵1 余军1 杨春华2

中国机械. 2025, (31): 56.

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冷镦成形是高强度紧固件制造中的关键工艺路径，涉及多环节应力加载与微观组织调控。本文分析了高强度紧固件冷镦成形过程中影响成形质量的关键技术路径，研究了成形模具结构参数、坯料组织调质手段与冲击载荷设定方式在实际成形行为中的耦合作用机制，提出了面向成形缺陷判别、尺寸精度验证与闭环反馈修正的质量控制方法，构建了对比实验平台，旨在建立一套系统性、具备过程追踪能力的高强度紧固件冷镦成形工艺体系。

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高精度小型叶片五轴加工中心整体结构布局研究

牟永凯卢成斌林泽利汪宗泉战福操

中国机械. 2025, (31): 60.

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叶片五轴加工中心是加工“两机”领域（航空发动机和燃气轮机）叶片型面的重要机床设备，机床整体结构布局对叶片加工效率和加工质量有直接影响。通过对比五轴机床的不同结构，分析布局类型和特点，设计适合加工小型叶片的机床整体结构布局。介绍了该机床的床身组件、工作台组件、摆头组件等主要部件的机械结构和特点 , 以及该机床的主要技术参数 , 配置了西门子新一代数控系统。研制小型叶片专用五轴加工中心得到了成功的应用。

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非剖切状态下内环槽示值测量技术研究与应用

李北平王小亮郝军

中国机械. 2025, (31): 64.

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连轧机多轴传动机械结构协调控制研究

陈浩何嘉辉张新雨

中国机械. 2025, (31): 68.

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低温压力容器焊接残余应力调控与氢致裂纹抑制技术研究

郭京

中国机械. 2025, (31): 72.

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为解决低温压力容器焊接接头因残余应力集中与氢扩散引发的氢致裂纹问题，研究构建基于误差补偿的多阶段焊接质量控制技术体系。通过建立焊接残余应力计算模型与氢扩散―应力场耦合判据模型，提出焊前预热与氢陷阱强化、焊中 PID―模糊控制误差补偿、焊后超声冲击优化的三阶段调控方法，并以 08Ni3DR钢为对象开展实验。结果显示，该技术使焊接残余应力峰值降低 42.3%，氢扩散系数下降 38.7%，氢致裂纹发生率降至 0，－196℃ 冲击功提升 25.6J，可为低温压力容器焊接质量控制提供理论与技术支撑，对同类设备工艺优化具参考价值。

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线激光在电梯鼓式制动器抱闸间隙测量中的应用

安建民曾世龙李远

中国机械. 2025, (31): 76.

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针对国内电梯鼓式制动器在制动间隙测量上遇到的难题，以及无法准确评估制动性能的现状，研究提出了非接触式测量技术。探讨了利用线激光技术对电梯鼓式制动器间隙进行测量的方法，通过构建数学模型揭示了制动间隙对性能的显著影响，并对测量数据进行了理论分析。同时，采用研发的设备进行了现场测试。与传统测量手段相比，线激光测量技术显示出更高的精度和效率。因此，基于线激光技术的鼓式制动器间隙测量方法不仅可行，而且具有重要的意义，为制动系统非接触式测量技术的发展开辟了新路径。

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电梯限速器结构设计及其失效机理分析

李朋

中国机械. 2025, (31): 82.

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限速器作为电梯安全运行的关键部件，其性能直接关乎乘客生命安全与设备稳定运行。本文分析电梯限速器的工作原理与结构设计，详细阐述离心式与摆锤式限速器的特点与应用场景。通过对限速器常见失效模式的研究，分析导致失效的原因，并提出相应的预防措施与改进策略。旨在为电梯限速器的优化设计、安全运行与维护提供理论支持，以提升电梯系统的整体安全性与可靠性。

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选矿振动筛机械结构优化与运行性能分析

谭扬

中国机械. 2025, (31): 86.

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振动筛作为选矿工艺的核心分级设备，其机械结构设计直接影响筛分效率和生产成本。针对传统振动筛存在的筛箱应力集中、激振参数匹配不当、筛网磨损严重等问题，采用有限元分析和拓扑优化方法对筛箱结构进行系统优化，通过建立动力学模型优化激振系统参数，并改进筛网材料和结构设计。试验结果表明，优化后振动筛筛分效率从82.5%提升至94.8% ，处理能力增加13.9% ，筛网使用寿命延长一倍以上，单位能耗降低17.9% 。该研究为振动筛设备的结构优化提供了理论依据和技术支撑。

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串联逆向梯级降温型变频磁悬浮低温机组的关键技术与应用

袁杰金阿龙周德强姜爱华温文谢毓豪毛君慧

中国机械. 2025, (31): 90.

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针对低温冷冻机组能耗高、效率低的问题，研制了一种串联逆向梯级降温型变频磁悬浮低温机组。该机组采用双两级压缩永磁变频磁悬浮无油压缩机，结合全降膜蒸发器与独立过冷段壳管冷凝器，提升传热效率并优化制冷剂循环。通过冷冻水与冷却水逆向串联换热，降低系统压比；引入两级节流与立式闪发式经济器中间补气技术，改善部分负荷工况下的稳定性并抑制喘振。创新的自清洁磁悬浮轴承结构可在运行中自动清理间隙灰尘，延长寿命并提高可靠性。实验结果表明，在－10℃出水条件下机组 COP ≥ 3.5，NPLV ≥ 4.8，较传统定频低温螺杆机组节能 30% 以上，具备显著的节能与稳定运行优势。

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卷烟机主传动轴位置闭环驱动复合补偿控制方法分析

吴俊成张耀清杨忠宝通讯作者

中国机械. 2025, (31): 94.

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由于现有控制方法转矩的波动幅度大、控制精度低，因此研究卷烟机主传动轴位置闭环驱动复合补偿控制方法。采用基于高频基准脉冲的时域插值细分技术，构建 “ 硬件高频采样+软件模型补偿 ” 机制，以100MHz高频时钟细分脉冲周期，结合细分角位移计算模型，提升分辨率，并引入差分信号幅度 ― 角位移映射关系，消除 “ 脉冲模糊区 ”。提出多模态前馈 ― 反馈复合补偿策略，在速度环引入滑模观测器重构转速估计模型，在位置环叠加前馈补偿项，采用增加微分前馈项的PI²控制，降低转速估计误差和动态响应时间，实现卷烟机主传动轴位置的高精度实时控制。实验结果表明，经改进控制，电动机转矩波动小、调整平稳，实现快速稳定控制，轨迹与参考信号高度一致，精度提升66% ，提升卷烟机运行性能。

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机械密封结构优化在精细化工设备中的应用

李金策

中国机械. 2025, (31): 98.

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机械密封系统作为精细化工设备核心组件，其性能会直接影响生产安全与经济效益，精细化工生产涉及强腐蚀性与高温高压等复杂介质，对传统密封结构提出了挑战，采用含氟聚合物陶瓷基复合材料等新型密封材料，结合多端面密封结构与强化润滑冷却系统，能够显著提升密封系统的可靠性。针对不同工况特点开展结构适应性设计，为解决精细化工中的密封难题提供有效途径，优化后的机械密封系统在泄漏控制和使用寿命等方面，均取得了比较显著的改善效果。经济效益评估显示投资回收期短且成本节约效果明显，验证了结构优化技术具备实用价值。

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贯流式水轮机碳粉颗粒分布特性及控制方法研究

麦卫良1 赵益俊2

中国机械. 2025, (31): 102.

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贯流式水轮机碳刷磨损产生的碳粉颗粒严重影响设备运行稳定性。经过激光粒度分析以及数值模拟研究发现，碳粉颗粒粒径主要集中在10 ～ 100 μm 范围内，粒径30 μm 以下的细小颗粒占比约为40% ，容易在滑环室形成涡流发生沉积现象。采用径向倾斜型转轮叶片、磁流体密封技术以及智能监测系统等控制方法后，使碳粉产生量降低25% ，碳刷磨损率降低87% ，排出效率提升60% 。

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浮力调节装置压力平衡阀工作特性仿真与分析

程逾豪董朋鹏

中国机械. 2025, (31): 106.

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以某型压力平衡阀为研究对象，介绍了压力平衡阀在浮力调节装置中的工作原理，给出了压力平衡阀的结构组成，并以此为基础建立压力平衡阀的仿真模型，开展了工作特性仿真与分析。结合压力平衡阀在浮力调节装置中实际应用情况，分析了在不同压力环境下压力平衡阀开启压力变化的原因与影响因素，为后续压力平衡阀的优化改进提供了参考。

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基于赋权Apriori的高速铁路列车运行控制算法优化

王聪

中国机械. 2025, (31): 111.

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当前高速铁路列车运行控制在多因素关联分析、决策精度及响应速度等环节存在一定不足。针对这些问题，本文提出了一种基于赋权Apriori的高速铁路列车运行控制算法优化方法。该方法通过权重系数优化与剪枝策略改进，强化关键数据的关联性挖掘，提升算法性能。研究结果表明，该优化算法在高铁运行控制中显著提升了决策效率和精度，响应速度提升32% ，决策准确率提高28% ，误判率降低81% ，为高铁运行安全性与效率提升提供了支撑。

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城市轨道车辆静态防滑性能测试技术分析

杨贇1 王春龙1 许网俊1 陈峰1 李彩凤2

中国机械. 2025, (31): 115.

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城市轨道车辆静态防滑性能是保障列车制动安全的核心指标，其测试技术直接影响评估结果的准确性与可靠性。本文构建基于黏着系数与滑移率关系的测试模型，结合设备特性与数据分析方法，系统研究测试原理、设备参数及环境控制技术。通过干态、湿态、污染态三种工况的测试案例验证，表明该技术体系的准确性（误差＜5% ）与重复性（偏差＜5% ），提出的优化流程可为城市轨道车辆制动系统设计与调试提供直接技术支撑。

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重载电力机车高压隔离开关电磁阀故障及优化措施分析

潘光云1 王涵2 王思扬2

中国机械. 2025, (31): 120.

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在重载电力机车运行过程中，高压隔离开关发生多起电磁阀漏气故障，致使产品无法按指令执行动作，严重干扰了车辆的正常运行秩序，并对重载运输铁路造成了一定的经济损失。本文结合产品结构原理与故障特征，系统分析了电磁阀漏气的成因，并开展了相应的试验验证。基于验证结果，提出了有效的优化改进方案，电磁阀漏气问题得到有效解决，显著提升了高压隔离开关的动作可靠性，为重载电力机车关键部件的故障防控与运行维护提供了重要技术依据与实践参考。

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阶梯人工成本下定制化装备生产的网络计划优化探析

陈娴

中国机械. 2025, (31): 124.

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我国地下工程装备制造业的生产过程多为劳动密集型，在项目制的生产模式下，对人工资源需求波动性大，难以进行精确的计划安排。本文结合网络计划方法研究了阶梯人工成本背景下，大型复杂地下工程装备制造过程生产计划优化方法，对项目人工资源成本进行精细化建模，然后设计DPSO-GA混合优化算法进行问题求解，通过与PSO 、 GA 、 GWO等算法进行对比，论证所提算法的求解性能，最后以某地下工程装备制造企业为对象，进行实际案例验证。

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卷烟制丝生产线皮带输送机状态监测分析

杨琨王长伟杨静轩杨军宝

中国机械. 2025, (31): 130.

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皮带输送机作为卷烟制丝中的重要环节，一旦皮带输送机出现故障，则会导致生产中断、物料浪费，甚至影响卷烟的最终品质。因此，需要对卷烟制丝生产线上的皮带输送机状态进行监测。通过在皮带输送机关键部位部署多类型传感器，采用卡尔曼滤波算法融合多传感器观测值。针对原始数据高维冗余问题，提出两阶段特征降维处理方案。基于降维后的多维特征，采用卷积神经网络（ CNN ）架构构建监测模型，建立 “ 健康 ―亚健康 ― 功能退化 ― 严重故障 ” 四级分类标准，为皮带输送机预测性维护提供科学依据。实验结果表明，在卷烟制丝生产线皮带输送机30天连续状态监测中，该方法的误判率从2.8%降至1.2% ，且波动小于0.5% ， AUC值达0.98 ，始终贴近左上角，充分证明此方法在故障判别精准度与可靠性上具有显著优势。

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智能装配线组装效率提升机制与应用分析

柯永绿1 王钦2

中国机械. 2025, (31): 134.

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随着制造业向高精度与高效率方向转型，智能装配线中的机械自动化装置在零件组装过程中发挥着关键作用。本文围绕智能装配线的系统构成与功能，重点分析自动装配模块、控制系统架构与协同机制，阐述机械自动化在精准定位、智能识别与质量闭环控制等方面对组装效率的提升机制，并结合实际应用案例，评估自动化装置在装配节拍、产品一致性与资源配置方面的优化成效，为实现柔性制造与智能生产提供理论依据与技术支持。

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发电厂阀门振动危害及优化处理技术分析

欧阳子潇

中国机械. 2025, (31): 138.

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本文针对发电厂阀门运行中普遍存在的振动问题，系统分析其危害机理与优化处理技术；通过研究振动成因、失效模式及现场试验数据，提出结构优化、材料升级、智能控制与运维策略等综合解决方案；结合某600MW机组高压给水调节阀及典型核电厂一回路主冷却剂隔离阀的工程案例，验证优化措施的有效性，为提升核电与火电发电系统的安全性与经济性提供理论支撑与实践参考。

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工业锅炉立式过热器爆管原因分析

蓝家宏谭雄健覃健彬罗骏农金龙

中国机械. 2025, (31): 142.

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在投用仅1年工业锅炉的立式过热器爆管事故原因分析中，本文采用宏观和微观形貌分析、力学性能分析、金相分析、化学成分分析、显微硬度分析、氧化皮成分分析和综合分析等方法，得到了过热器管爆管的原因。烟道中间位置过热器出口段管子的失效模式是长期超温引起内外壁氧化腐蚀、金属性能降低附加碱金属应力腐蚀爆管，与其相邻的另一根过热器管的失效模式是被爆管水蒸气吹损减薄爆管。根据爆管的原因，本文提出了针对性处理意见，为锅炉的安全、经济运行提供了保障。

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老旧电梯设备改造中的关键技术分析

韦峥张炀

中国机械. 2025, (31): 147.

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老旧电梯设备改造涉及控制系统、驱动技术及安全装置等关键技术的综合运用，本文通过对120台运行时间超过15年的电梯开展改造实践，重点分析永磁同步电动机驱动、 PLC控制系统及安全防护装置更新等核心技术环节。试验数据显示，采用变频调速技术可使能耗降低40.5% ，更新安全回路系统能使故障率降低81% ，应用智能控制系统可使运行稳定性提升75% ，改造后电梯的各项性能指标均可达到现代技术水平，预计可继续安全运行15 ～ 20年，相比新设备采购可节约投资60%以上，具备显著的经济效益。

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基于职技融通培养的数控专业工学一体化教学模式实践

郑光辉

中国机械. 2025, (31): 151.

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在职技融通培养试点推进下，如何高质量地完成五年长学制培养任务成为亟须解决的问题，而课堂教学就是重中之重。创新教学形式，构建工学一体化教学模式，融合高职培养特点和技工培养方法，促成产教协同发展，适应职技融通培养要求。文章首先分析了工学一体化教学构建缘由，并提出了工学一体化教学理念；继而探讨了工学一体化的四大组织原则；然后构建起工学一体化教学实施程序，形成六大实施步骤，规范教学秩序，结合数控专业一体化课程，完整地阐述工学一体化教学组织全过程；最后呈现工学一体化教学实践效果，达成课堂教学目标，为职技融通培养提供可行、有效地实践举措，助力职业教育大贯通。

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科研案例驱动的高职知识网络构建与能力提升实践——以机械工程材料课程为例

杨燕1 王海仲2 燕盈萍1

中国机械. 2025, (31): 155.

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针对高职机械工程材料课程理论难转化、实践缺载体核心困境，本研究立足产教融合背景，以科研案例教学为驱动，创新课程改革路径。将原位合成WC颗粒增强铁基复合材料新工艺、新技术精准映射至6个章节近20个知识模块，构建 “ 成分 → 工艺 → 组织 → 性能 → 应用 ” 立体知识网络，破解知识碎片化问题；设计 “ 课前锚定 → 课中实践 → 课后迁移 ” 进阶教学模式，实现知识、能力、价值三维目标协同培养。实践表明，学生对核心概念掌握率从42% → 80% ， 73%的学生可自主构建知识网络图；显微分析、工艺优化等实践操作能力提升50% ，工具应用与问题解决能力显著增强；有效激发了学生的科技报国情怀，培养了精益求精的工匠精神。

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“科教产创”资源融合的智控专业现场工程师培养模式创新研究

高庆刘信杰

中国机械. 2025, (31): 160.

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推行现场工程师培养模式，创新中国特色学徒制实践，既能有效缓解高技能人才供给不足的困境，又可促进职业教育与产业发展的精准对接。但当前现场工程培养还存在课程内容融入产业岗位能力不足、人才培养的实践情境不够丰富等问题。融入肩负着技艺传承、师带徒人才培养等职能的技能大师工作室及博士后科研流动站等资源，建设“科教产创”资源融合的现场工程师工作平台，在理念塑造、课程建设、模式运行等方面创新现场工程师培养模式，不仅有益于塑造学生工匠精神和精操作、懂工艺、会管理、善协作、能创新的现场工程师素质，更有利于高技能人才的培养。

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课程思政视域下机器视觉技术课程教学探析

李志松张振委

中国机械. 2025, (31): 165.

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随着智能制造和人工智能的迅速发展，机器视觉技术作为关键支撑技术之一，在工业、交通、安防、医疗等多个领域得到广泛应用。作为工科专业的重要课程，机器视觉技术不仅承载着知识传授和能力训练的任务，也肩负着价值引领和育人育才的使命。本文以课程思政为切入点，围绕当前机器视觉技术课程在教学内容、教学方法与育人功能方面存在的问题，结合课程的技术特点与现实应用背景，提出教学模式优化策略，旨在实现 “ 技术育人 ” 与 “ 价值塑造 ” 的有机统一，培养具有工匠精神、科技报国理想与创新能力的新时代工程人才。

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融合协同、进阶育人理念下的机器人实践教学改革研究

吴颖

中国机械. 2025, (31): 169.

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在新工科改革不断深化与技术加速变革的背景下，机器人实践教学存在系统协同性不足、任务碎片化和评价单一等问题。为解决上述问题，以 “ 融合协同、进阶育人 ” 为线索展开探索与实践，建立 “ 打基础、强集成、促创新、展能力 ” 的四阶段培养路径，教师团队将模块化任务嵌入教学过程中，推动校企联合、课程思政教育的融入，建立基于成果评价与过程评价并行的多维度评价体系，以及闭环反馈机制。实践表明，学生的系统思维形成，工程执行能力与团队协作水平显著提升，获得多项国家级、省级比赛奖项，部分成果完成了专利授权和工程转化，显示出了该模式的有效性与可推广价值，为机器人类实践课程建设提供了可参考的实施路径。

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图学驱动的机械基础课程模块教学资源建设与实践 ——以汕头职业技术学院为例

陈小芹谢志刚

中国机械. 2025, (31): 173.

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粤东轻工装备产业集群优势显著，机械类高素质技术技能型人才需求较大，而高职生源普遍基础薄弱，较难跨入机械专业门槛并扎根专业领域。基于人类天生对图形的敏感性以及图学在机械类专业的重要性，提出了图学驱动教学策略，以学习门槛低的图学模块为阶梯，建立与设计模块、制造模块的递进式衔接关系，共同构成机械基础课程模块。通过建设在线课程平台，编写校本教材，隐形融入思政元素，构建了课课贯通的数字化教学资源体系。结合图学相关技能竞赛和1+X考证， AI助力的线上线下混合式教学实践表明，图学驱动有效激发了学习兴趣和参与度，学生易于掌握机械基础专业知识，落实了岗课赛证融通和对学生的分层精准培养。

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2025年, 第31期　刊出日期：2025-11-10

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