本書于2009年7月發(fā)行第1版，作為普通高等教育十一五國家級規(guī)劃教材使用已經(jīng)10余年。其間，世界科技發(fā)展速度持續(xù)加快，新技術(shù)不斷涌現(xiàn)和發(fā)展，如可控核聚變、生命科學(xué)、量子科學(xué)、人工智能、無人駕駛、超高速列車等已經(jīng)走進(jìn)了我們的生活，使我們體驗(yàn)到科技對經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的支撐作用日益明顯，感受到科技進(jìn)步與創(chuàng)新為人類生存質(zhì)量的提高帶來的效益�？萍寂c創(chuàng)新成為國家尋求未來競爭新優(yōu)勢的戰(zhàn)略核心。在全球化、國際化發(fā)展大趨勢下，創(chuàng)新人才也成為國家的戰(zhàn)略資源，其競爭愈演愈烈。高等學(xué)校的教育是培養(yǎng)創(chuàng)新人才的重要途徑，在科學(xué)技術(shù)持續(xù)高速發(fā)展的同時(shí)，我國高等教育中的創(chuàng)新教育在教學(xué)理念、教學(xué)模式和教學(xué)內(nèi)容上更需要與時(shí)俱進(jìn)，不斷創(chuàng)新。將多學(xué)科知識，如科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)和數(shù)學(xué)（STEAM）等交叉、融合、貫通，將校內(nèi)課程與現(xiàn)實(shí)世界環(huán)境整合，使學(xué)生從一個(gè)全局視角開始，通過自己的調(diào)研探索和知識分享，尋求問題的答案，創(chuàng)造性地提出解決問題方法的教育理念和模式是未來教育的一個(gè)重要發(fā)展趨勢�！稒C(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)》是一本基于教案的教材設(shè)計(jì)，獨(dú)具特色，利于師生教學(xué)使用。因此，本次修訂在保持這個(gè)特色的基礎(chǔ)上，在以下幾個(gè)方面進(jìn)行了改進(jìn)：

(1) 適應(yīng)新時(shí)代創(chuàng)新設(shè)計(jì)教育理念的變革，激發(fā)學(xué)生自主創(chuàng)新興趣、熱情，鼓勵(lì)自主學(xué)習(xí)和探究，在每章最后增加啟迪思維、拓展思路的開放式思考題。

(2) 適應(yīng)啟發(fā)式、互動式教學(xué)模式改革的需求，增加第10章： 創(chuàng)新產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)例分析。以若干日常生活用品中具有創(chuàng)新理念或精巧結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)秀產(chǎn)品為例，分析其精妙之處，進(jìn)而綜合分析出設(shè)計(jì)者的創(chuàng)新思路與技法，為教師課堂實(shí)例教學(xué)提供教學(xué)案例講解示范，啟迪學(xué)生的創(chuàng)新意識。

(3) 結(jié)合新技術(shù)（信息技術(shù)、人工智能技術(shù)等）、新材料（微納米材料、新型功能材料等）、新原理（人因工程、綠色設(shè)計(jì)等）、新工藝（3D打印、激光切割等）發(fā)展，增加新的設(shè)計(jì)原理和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案舉例。

(4) 根據(jù)教學(xué)過程的實(shí)際需求，適當(dāng)調(diào)整部分章節(jié)順序及內(nèi)容。

(5) 更新參考文獻(xiàn)。

(6) 提高插圖的質(zhì)量。

(7) 拓展學(xué)習(xí)空間，適當(dāng)增加網(wǎng)絡(luò)資源信息，擴(kuò)展學(xué)生視野。

通過多年的教學(xué)實(shí)踐與教材的編寫與修訂，我們深刻體會到，一門優(yōu)秀的課程和一本優(yōu)秀教材的建設(shè)與成長，需要長期的甚至幾代人的共同努力、密切配合與無私奉獻(xiàn)。在本次修訂中，我們吸收了兩位年輕教師參與修訂工作，一方面?zhèn)鞒斜菊n程與教材的優(yōu)良傳統(tǒng)，期待不斷延續(xù)和發(fā)展； 另一方面，也期待年輕教師的參與，能夠使本次的修訂顯現(xiàn)出更多的新時(shí)代氣息、新視角和新面貌。

本書第3章、第6章、第10章中的10.5節(jié)和10.6節(jié)由李永健編寫，第4章、第7章、第10章中的10.3節(jié)和10.4節(jié)由李津津編寫，其余各章節(jié)由劉瑩、高志編寫。全書由劉瑩統(tǒng)稿。

由于編者水平有限，書中難免有錯(cuò)誤和遺漏之處，懇請各位讀者批評指正。

編者
2024年9月于清華園

第1版前言

創(chuàng)新是人類文明進(jìn)化、發(fā)展的動力，是科學(xué)技術(shù)進(jìn)步、發(fā)展的動力，也是人類經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的動力。當(dāng)今世界各國在政治、經(jīng)濟(jì)、軍事、科學(xué)技術(shù)等方面的競爭實(shí)質(zhì)上是發(fā)展能力的競爭、創(chuàng)新能力的競爭，是具有創(chuàng)新能力的人才的競爭。

高等學(xué)校教育是培養(yǎng)創(chuàng)新人才的重要途徑。為提高綜合國力和國民的科技創(chuàng)新能力，需要高等學(xué)校為社會培養(yǎng)大批具有創(chuàng)新能力的人才。

在高等學(xué)校教育中，要提高受教育者的創(chuàng)新能力，首先需要教育者轉(zhuǎn)變教育觀念，更新教學(xué)內(nèi)容與方法，探索新的教育模式，將提高學(xué)生的整體素質(zhì)和創(chuàng)新能力作為教育教學(xué)的基本目的。

在這種思想的指導(dǎo)下，清華大學(xué)從20世紀(jì)80年代起，首先開設(shè)了有關(guān)創(chuàng)新設(shè)計(jì)內(nèi)容的課程。在課程教學(xué)中，通過不斷的探索和實(shí)踐，建立了一套適合機(jī)械設(shè)計(jì)專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)的機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)課程的內(nèi)容體系和與之相適應(yīng)的教學(xué)方法。本書就是根據(jù)清華大學(xué)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)課程的教學(xué)要求編寫的。

機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)課程從創(chuàng)造學(xué)理論出發(fā)，重點(diǎn)分析在機(jī)械設(shè)計(jì)中有效的創(chuàng)新方法。為了對這些有效的創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法進(jìn)行詳細(xì)的介紹，本書將機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法按照機(jī)械設(shè)計(jì)問題的求解過程劃分為功能原理創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法、機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法和結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法。為了便于學(xué)生理解這些創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法的內(nèi)容，針對每一種創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法都引入了一些通過使用這種方法成功地進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)的實(shí)例。為了使學(xué)生對創(chuàng)新方法有更全面的了解，本書對常應(yīng)用于科學(xué)研究及其他創(chuàng)新領(lǐng)域的創(chuàng)新方法也做了介紹。

為了便于學(xué)生應(yīng)用這些創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法從事機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)踐，本書還對機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)中常用的表達(dá)方法，以及正確選擇創(chuàng)新設(shè)計(jì)選題的方法做了介紹，并分析了關(guān)于創(chuàng)造力開發(fā)的理論與方法。

此外，本書還專門分析了與創(chuàng)新設(shè)計(jì)失誤有關(guān)的問題，分析了正確認(rèn)識失誤的重要性，重點(diǎn)分析了經(jīng)常引起創(chuàng)新失誤的原因，以及設(shè)計(jì)者的思維方式與創(chuàng)新設(shè)計(jì)失誤之間的關(guān)系。

希望通過本書的學(xué)習(xí)，能夠使學(xué)生建立對創(chuàng)新設(shè)計(jì)的正確認(rèn)識，消除對創(chuàng)新設(shè)計(jì)的神秘感，初步了解機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基本方法以及創(chuàng)新方法在機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐中的應(yīng)用，從而激發(fā)學(xué)生對從事機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)踐的興趣，培養(yǎng)他們的自信心。通過對經(jīng)常造成創(chuàng)新設(shè)計(jì)失誤原因的了解，提高從事創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)踐的成功率。

本書除了可以作為機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)課程的教材外，還可以作為機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)及其他相關(guān)課程的教學(xué)材料。

本書的第7章和第8章由劉瑩編寫，其余各章由高志編寫。

本書承蒙吳宗澤教授審閱，他對本書的內(nèi)容及本課程的教學(xué)思想提出了寶貴的意見，在此表示衷心的感謝。

由于編者水平有限，書中難免有錯(cuò)誤和遺漏之處，懇請各位讀者批評指正。

編者
2009年3月于清華園