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10余年。其間，世界科技發(fā)展速度持續(xù)加快，新技術不斷涌現(xiàn)和發(fā)展，如可控核聚變、生命科學、量子科學、人工智能、無人駕駛、超高速列車等已經走進了我們的生活，使我們體驗到科技對經濟社會發(fā)展的支撐作用日益明顯，感受到科技進步與創(chuàng)新為人類生存質量的提高帶來的效益。科技與創(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。高等學校的教育是培養(yǎng)創(chuàng)新人才的重要途徑，在科學技術持續(xù)高速發(fā)展的同時，我國高等教育中的創(chuàng)新教育在教學理念、教學模式和教學內容上更需要與時俱進，不斷創(chuàng)新。將多學科知識，如科學、技術、工程、藝術和數(shù)學（STEAM）等交叉、融合、貫通，將校內課程與現(xiàn)實世界環(huán)境整合，使學生從一個全局視角開始，通過自己的調研探索和知識分享，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重要發(fā)展趨勢�！稒C械創(chuàng)新設計》是一本基于教案的教材設計，獨具特色，利于師生教學使用。因此，本次修訂在保持這個特色的基礎上，在以下幾個方面進行了改進：

(1) 適應新時代創(chuàng)新設計教育理念的變革，激發(fā)學生自主創(chuàng)新興趣、熱情，鼓勵自主學習和探究，在每章最后增加啟迪思維、拓展思路的開放式思考題。

(2) 適應啟發(fā)式、互動式教學模式改革的需求，增加第10章： 創(chuàng)新產品設計實例分析。以若干日常生活用品中具有創(chuàng)新理念或精巧結構設計的優(yōu)秀產品為例，分析其精妙之處，進而綜合分析出設計者的創(chuàng)新思路與技法，為教師課堂實例教學提供教學案例講解示范，啟迪學生的創(chuàng)新意識。

(3) 結合新技術（信息技術、人工智能技術等）、新材料（微納米材料、新型功能材料等）、新原理（人因工程、綠色設計等）、新工藝（3D打印、激光切割等）發(fā)展，增加新的設計原理和結構設計方案舉例。

(4) 根據(jù)教學過程的實際需求，適當調整部分章節(jié)順序及內容。

(5) 更新參考文獻。

(6) 提高插圖的質量。

(7) 拓展學習空間，適當增加網(wǎng)絡資源信息，擴展學生視野。

通過多年的教學實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。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)新是人類文明進化、發(fā)展的動力，是科學技術進步、發(fā)展的動力，也是人類經濟社會發(fā)展的動力。當今世界各國在政治、經濟、軍事、科學技術等方面的競爭實質上是發(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，需要高等學校為社會培養(yǎng)大批具有創(chuàng)新能力的人才。

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

在這種思想的指導下，清華大學從20世紀80年代起，首先開設了有關創(chuàng)新設計內容的課程。在課程教學中，通過不斷的探索和實踐，建立了一套適合機械設計專業(yè)學生學習的機械創(chuàng)新設計課程的內容體系和與之相適應的教學方法。本書就是根據(jù)清華大學機械創(chuàng)新設計課程的教學要求編寫的。

機械創(chuàng)新設計課程從創(chuàng)造學理論出發(fā)，重點分析在機械設計中有效的創(chuàng)新方法。為了對這些有效的創(chuàng)新設計方法進行詳細的介紹，本書將機械創(chuàng)新設計方法按照機械設計問題的求解過程劃分為功能原理創(chuàng)新設計方法、機構創(chuàng)新設計方法和結構創(chuàng)新設計方法。為了便于學生理解這些創(chuàng)新設計方法的內容，針對每一種創(chuàng)新設計方法都引入了一些通過使用這種方法成功地進行創(chuàng)新設計的實例。為了使學生對創(chuàng)新方法有更全面的了解，本書對常應用于科學研究及其他創(chuàng)新領域的創(chuàng)新方法也做了介紹。

為了便于學生應用這些創(chuàng)新設計方法從事機械創(chuàng)新設計實踐，本書還對機械創(chuàng)新設計中常用的表達方法，以及正確選擇創(chuàng)新設計選題的方法做了介紹，并分析了關于創(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)新設計失誤有關的問題，分析了正確認識失誤的重要性，重點分析了經常引起創(chuàng)新失誤的原因，以及設計者的思維方式與創(chuàng)新設計失誤之間的關系。

希望通過本書的學習，能夠使學生建立對創(chuàng)新設計的正確認識，消除對創(chuàng)新設計的神秘感，初步了解機械創(chuàng)新設計的基本方法以及創(chuàng)新方法在機械設計實踐中的應用，從而激發(fā)學生對從事機械創(chuàng)新設計實踐的興趣，培養(yǎng)他們的自信心。通過對經常造成創(chuàng)新設計失誤原因的了解，提高從事創(chuàng)新設計實踐的成功率。

本書除了可以作為機械創(chuàng)新設計課程的教材外，還可以作為機械設計、機械設計學及其他相關課程的教學材料。

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，他對本書的內容及本課程的教學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