《普通高等教育“十一五”規劃教材：機械創新設計（第2版）》是一本介紹創新思維和機械創新設計方法的教材。全書從體系上分為三篇：機械創新設計的基礎篇、機械創新設計的理論方法篇和創新設計的實例篇。機械創新設計的基礎篇包括：機械創新設計的思維基礎和技術基礎兩章內容；機械創新設計的理論與方法篇包括：機械機構的演化變異與創新設計、機構的組合與創新設計、機械結構與創新設計、仿生原理與創新設計、反求工程與創新設計、機械系統運動方案與創新設計、TRIZ理論與創新設計；機械創新設計的實例篇列舉了工程中一些成功的創新設計實例，為創新理論與方法的應用提供了佐證。此外，本書在緒論中還對常規設計方法、現代設計方法和創新設計方法進行了分析對比；在附錄中簡要介紹了國內外的機械發展史和一些創新網站的網址。
創新是一個民族進步的靈魂，是國家興旺發達的不竭動力。一個國家的創新能力，決定了它在國際競爭和世界總格局中的地位，所以我國正在為創建一個國家創新體系而努力。國家創新體系包括：知識創新系統、技術創新系統、知識傳播系統和知識應用系統。其中，知識創新系統的核心部分是國家科學研究機構和研究型的大學；技術創新系統的核心部分是企業；知識傳播系統的核心是指高等教育系統以及職業培訓系統；知識應用系統的主體則是企業和社會，主要是知識和技術的應用。
近幾年來，盡管我們的創新能力提高很快，創新成果也很豐富，但與世界發達國家的差距還很大，在高科技領域中，很多關鍵技術還要受制于人。例如，90%的發明專利掌握在發達國家手里，我國關鍵技術的對外依存率達50%，只有萬分之三的國有企業擁有自主知識產權的核心技術。所以，作為知識傳播系統核心單位的高等學校，開展創新教育已經是勢在必行。
在計劃經濟時代形成的教育體制下，我國的高等工程教育用一個統一的培養方案來塑造全體大學生的培養模式，已經不適應改革開放后的社會主義市場經濟的發展，也不適應科學技術發展的新趨勢和新特點，難以培養出在國際競爭中處于主動地位的人才。為適應21世紀的知識經濟和高科學技術的發展需要，必須更新教育思想和轉變教育觀念，探索新的人才培養模式，加強高等學校與社會、理論與實際的聯系，從傳授和繼承知識為主的培養模式轉向加強素質教育、拓寬專業口徑、著重培養學生主動獲取和運用知識的能力、獨立思維和創新能力，融傳授知識、培養創新能力、鼓勵個性發展、全面提高學生素質為一體的具有時代特征的人才培養模式將是當前高等學校改革的主旋律。 “培養創新能力、鼓勵個性發展、全面提高學生素質”的基本教育思想必須通過各種教學環節予以落實，開設機械創新課程就是其中的重要措施之一。
隨著科學技術的飛速發展和教學改革的不斷深入，加強基礎、拓寬專業，培養適合21世紀科學技術發展的高級工程技術人才，是高等工科學校改革與建設的主要任務。在高等學校的教學改革中，培養學生的創新意識和提高學生的創新設計能力和工程實踐能力，已經成為系列課程內容與課程體系改革的指導思想。但是，在制訂培養學生的創新意識和創新設計能力的具體教學計劃時，又遇到很多具體困難。因為我國的高等工程教育是按照理論課程體系和實踐課程體系進行分類綜合培養的，其中理論課程體系又分為基礎課程、專業基礎課程和專業課程。把培養學生創新能力的教育內容放到一些相關課程中去，還是單獨開設創新設計課程，各高等學校都進行了深入的探討與大量的實踐，并逐步取得了共識：除在一些課程中力所能及地介紹創新設計內容外，單獨開設介紹創新設計理論與方法的課程是非常必要的。本書就是在這種形勢下，為了配合機械工程領域中創新教育要求而編寫的。
各類企業與研究院所是創新的主體執行者，高等學校是培養創造型人才的搖籃，開設機械創新設計課程是機械工程專業中培養創造性人才的探索與嘗試。
目前，全面介紹發明學、創造學、創造思維、創造技法、創造與創新技法的書籍很多。許多讀者讀完后感覺到發明創造很重要，培養創造性思維也很重要，創造與創新技法也很好，但在具體設計過程中就是不知道如何去創新與創造，感覺到這些書的可讀性很好，可操作性與可應用性不夠。針對這一問題，很多專家學者進行了認真思考、不斷探索與實踐，編寫了包含創新思維和創新技法的機械創新設計教科書。如清華大學的黃純穎教授、北京化工大學的張美麟教授、燕山大學的曲繼方教授、華中科技大學的楊家軍教授、重慶大學的呂仲文教授等都先后編寫并出版了機械創新設計教材，并在機械類專業的人才培養過程中發揮了一定的作用。
前言機械創新設計第3版經過多年的機械創新設計教學實踐，不斷探索機械創新設計的具體理論與方法，再結合其他學校的教學實踐和要求，我們逐漸總結出一系列的可操作性強的機械創新設計方法，使機械創新理論與方法日益完善與成熟。因此，在機械工業出版社的支持下，我們決定修訂新版的機械創新設計教材。
關于機械創新設計內容的確定原則說明如下：
在機械工程中，機構是執行機械運動的裝置；機器也是執行機械運動的裝置，同時還要完成能量的變換或信息的傳遞作用；從機械運動的觀點看，機構和機器都是執行機械運動的裝置，因此，機械創新設計的根本內容是執行機械運動裝置的設計問題，而執行機械運動裝置的設計問題又包括兩大內容：其一是機構系統的設計，包含機構設計、機構組合設計、機構系統運動方案的設計等；其二是結構設計問題，包含機械形狀、材料、結構、強度、剛度、工藝等。
為了說明機構及其系統的設計，本書提出了組成機械的最簡機構、基本機構和基本機構組合的概念，分析了由最簡機構、基本機構和基本機構組合而成的三類機械；建立了清晰的機構及其組合與創新的方法體系；為說明機械結構的設計，本書從機構運動簡圖到機械裝配圖的機械設計過程出發，闡述了各類運動副與構件的結構設計與創新，把機構創新設計拓展到了機械創新設計。
另外，反求原理和仿生原理與機械創新設計密切相關，也是機械創新設計的重要內容；近年來TRIZ理論在我國普及很快，且相應的創新軟件也已經問世，所以本書也將其納入機械創新內容中。剪叉機構的應用日趨廣泛，本次修訂增加了剪叉機構的基本知識和創新設計內容。
本書的第一篇為機械創新設計的基礎知識篇，闡述機械創新設計所需要的思維基礎和技術基礎，這也是創新人員必備的基本業務素質；第二篇為機械創新設計的理論與方法篇，是本書的核心內容，包括機構的演化、變異原理與創新設計，機構組合與創新設計， 機械結構與創新設計，仿生原理與創新設計，反求工程與創新設計，機械系統運動方案與創新設計，TRIZ理論與創新設計；第三篇為機械創新設計的實例篇，以工程中的創新實例來輔助說明創新方法的應用過程，從而加強對創新理論與方法的理解。附錄簡單介紹世界機械發明史與中國古代機械發明史，從而說明機械的發展與創新過程對人類社會的發展與世界文明進程產生的巨大貢獻。
本課程是機械原理和機械設計的后續課程，在進行教學安排時應予以注意。
為配合教學工作，本書還配備了供教師課堂教學使用的CAI教學課件模板，教師可按任課專業的需要修改或完善適合自身教學特點的CAI課件；該課件也可供學生復習之用。課件中包括三維動畫、二維動畫以及符合教學認知規律的動、靜相結合的動畫與圖形。授課教師可到機工教育網wwwcmpeducom以教師身份注冊后下載。
參加本書編寫的教師有：張春林、李志香、趙自強、陳亞琴、韓剛、楊建偉、孔凌嘉、韓寶玲、張穎。全書由張春林教授負責統稿并擔任主編。
本書由原教育部機械基礎課程教學分指導委員會委員、清華大學的申永勝教授和原教育部機械基礎課程教學分指導委員會副主任委員、北京科技大學的翁海珊教授擔任主審，兩位教授對全書進行了認真的審閱，并提出了許多寶貴的修改意見，編者在此表示衷心的感謝。
由于機械創新設計的理論與方法還在不斷地發展和完善過程中，且作者水平有限，所以本教材的內容會存在誤、漏和欠妥之處，敬請讀者批評指正。
張春林于北京理工大學
前言
第一章緒論1
第一節創新與創新設計1
第二節常規設計、現代設計與創新設計4
第三節機械創新設計的內容7
第四節創新教育與人才培養10第一篇機械創新設計的基礎知識篇
第二章機械創新設計的思維基礎14
第一節思 維 概 述14
第二節思維的類型15
第三節創造性思維的形成與發展18
第四節思維方式與創新方法20
第三章機械創新設計的技術基礎24
第一節機器的組成分析24
第二節機構及其機械運動形態分析26
第三節機械的控制系統37
第四節機械運動及其控制42
第五節機械系統及其發展48第二篇機械創新設計的理論與方法篇
第四章機構的演化、變異與創新
設計52
第一節機架變換與創新設計52
第二節構件形狀變異與創新設計54
第三節運動副形狀變異與創新設計56
第四節運動副等效代換與創新設計58
第五章機構的組合與創新設計61
第一節機構組合的基本概念61
第二節機構組成原理與創新設計63
第三節機構的串聯組合與創新設計69
第四節機構的并聯組合與創新設計72
第五節機構的疊加組合與創新設計73
第六節機構的封閉組合與創新設計76
第七節其他類型的機構組合與創新設計79
第八節剪叉機構及其創新設計80
第六章機械結構與創新設計86
第一節機械結構設計的概念與基本要求86
第二節轉動副的結構與創新設計87
第三節移動副的結構與創新設計93
第四節構件的結構與創新設計97
第五節機架的結構與創新設計105
第六節機械零件結構的集成化與創新
設計108
第七節機械產品的模塊化與創新設計110
第七章仿生原理與創新設計115
第一節仿生學與仿生機械學簡述115
第二節仿生機械手117
第三節步行與仿生機構的設計121
第四節爬行與仿生機構的設計128
第五節飛行與仿生機構的設計131
第六節游動與仿生機構的設計135
第八章反求工程與創新設計138
第一節反求設計概述138
第二節技術引進與反求設計141
第三節機械設備的反求設計143
第四節技術資料的反求設計150
第五節計算機輔助反求設計154
第九章機械系統運動方案與創新
設計160
第一節機械系統概述160
第二節機械系統運動方案的基本知識162
第三節機械系統運動方案設計的構思165
第四節機械系統的運動協調設計168
第五節機械系統運動方案設計的過程與
評估171
第十章TRIZ理論與創新設計178
第一節TRIZ理論概述178
第二節技術系統及其進化法則 181
第三節TRIZ理論及其應用184
第四節計算機輔助創新設計簡介195第三篇機械創新設計的實例篇
第十一章機械創新設計實例分析200
第一節平動齒輪傳動裝置的創新設計
案例分析200
第二節機構應用創新設計案例分析203
第三節箭桿織機打緯凸輪機構的創新設計
案例分析205
第四節多功能平口鉗的創新設計案例
分析209
第五節發動機主體機構的創新設計案例
分析211
附錄機械發明創造史與知識經濟214
第一節中國古代機械發明創造史簡介214
第二節西方各國機械發明創造史簡介223
第三節現代機械文明與知識經濟224
參考文獻228目錄械創新設計第3版
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