本书是一本介绍创新思维和机械创新设计方法的教材。全书从体系上分为三篇：机械创新设计的基础知识篇、机械创新设计的理论与方法篇和机械创新设计的实例篇。机械创新设计的基础知识篇包括机械创新设计的思维基础、机械创新设计的技术基础；机械创新设计的理论与方法篇包括机构的演化、变异与创新设计，机构的组合与创新设计，机械结构与创新设计，仿生原理与创新设计，反求工程与创新设计，机械系统运动方案与创新设计，TRIZ与创新设计；机械创新设计的实例篇列举了工程中一些成功的创新设计案例，为创新理论与方法的应用提供了佐证。此外，本书在绪论中还对常规设计方法、现代设计方法和创新设计方法进行了分析对比；在附录中简要介绍了国内外的机械发明创造史与知识经济。
本书部分内容配有视频动画，读者可扫描书中二维码直接观看。

本书是一本介绍创新思维和机械创新设计方法的教材。全书从体系上分为三篇：机械创新设计的基础知识篇、机械创新设计的理论与方法篇和机械创新设计的实例篇。机械创新设计的基础知识篇包括机械创新设计的思维基础、机械创新设计的技术基础；机械创新设计的理论与方法篇包括机构的演化、变异与创新设计，机构的组合与创新设计，机械结构与创新设计，仿生原理与创新设计，反求工程与创新设计，机械系统运动方案与创新设计，TRIZ与创新设计；机械创新设计的实例篇列举了工程中一些成功的创新设计案例，为创新理论与方法的应用提供了佐证。此外，本书在绪论中还对常规设计方法、现代设计方法和创新设计方法进行了分析对比；在附录中简要介绍了国内外的机械发明创造史与知识经济。
本书部分内容配有视频动画，读者可扫描书中二维码直接观看。
本书可作为机械工程类专业的创新教育教材，也可供机械工程专业的教师和技术人员参考。

高等院校教师

前言
第一章绪论1
第一节创新与创新设计1
第二节常规设计、现代设计与创新设计4
第三节机械创新设计的内容8
第四节创新教育与人才培养11第一篇机械创新设计的基础知识篇
第二章机械创新设计的思维基础15
第一节思维的特性15
第二节思维的类型16
第三节创造性思维的形成与发展19
第四节思维方式与创新方法21
第三章机械创新设计的技术基础25
第一节机器的组成分析25
第二节机构及其机械运动形态分析27
第三节机械运动及其控制38
第四节机械系统及其发展44第二篇机械创新设计的理论与方法篇
第四章机构的演化、变异与创新
设计48
第一节机架变换与创新设计48
第二节构件形状变异与创新设计50
第三节运动副形状变异与创新设计52
第四节运动副等效代换与创新设计54
第五节变胞机构与创新设计56
第五章机构的组合与创新设计62
第一节机构组合的基本概念62
第二节机构组成原理与创新设计65
第三节机构的串联组合与创新设计71
第四节机构的并联组合与创新设计73
第五节机构的叠加组合与创新设计75
第六节机构的封闭组合与创新设计78
第七节计算机辅助创新设计81
第八节机构组合创新设计实例分析83
第九节剪叉机构及其创新设计86
第六章机械结构与创新设计93
第一节机械结构设计的概念与基本要求93
第二节转动副的结构与创新设计94
第三节移动副的结构与创新设计101
第四节构件的结构与创新设计104
第五节机架的结构与创新设计113
第六节机械零件结构的集成化与创新
设计116
第七节机械产品的模块化与创新设计118
第七章仿生原理与创新设计123
第一节仿生学与仿生机械学简述123
第二节仿动物步行的机械设计与分析130
第三节仿动物爬行的机械设计与分析142
第四节仿动物飞行的机械设计与分析149
第五节仿动物水中游动的机械设计与
分析157
第六节仿人类肢体的机械设计与分析165
第八章反求工程与创新设计175
第一节反求工程与反求设计概述175
第二节技术引进与反求设计178
第三节机械设备的反求设计180
第四节技术资料的反求设计187
第五节计算机辅助反求设计191
第九章机械系统运动方案与创新
设计197
第一节机械系统概述197
第二节机械系统运动方案的基本知识199
第三节机械系统运动方案设计的构思202
第四节机械系统的运动协调设计205
第五节机械系统运动方案设计的过程与
评估208
第十章TRIZ与创新设计215
第一节TRIZ概述215
第二节技术系统及其进化法则218
第三节TRIZ及其应用221
第四节计算机辅助创新设计简介232第三篇机械创新设计的实例篇
第十一章机械创新设计案例分析237
第一节平动齿轮传动装置的创新设计与
RV减速器的案例分析237
第二节机构应用创新设计案例分析241
第三节箭杆织机打纬凸轮机构的创新
设计案例分析243
第四节多功能平口钳的创新设计案例
分析246
第五节内燃机主体机构的创新设计案例
分析248
附录机械发明创造史与知识经济251
附录A我国古代机械发明创造史简介251
附录B西方各国机械发明创造史简介259
附录C现代机械文明与知识经济261
参考文献264
机械创新设计第6版目录

创新是一个民族进步的灵魂，是国家兴旺发达的不竭动力。一个国家的创新能力，决定了它在国际竞争和世界格局中的地位，所以我国正在为创建国家创新体系而努力。国家创新体系包括知识创新系统、技术创新系统、知识传播系统和知识应用系统。其中，知识创新系统的核心部分是国家科学研究机构和科研型的大学；技术创新系统的核心部分是企业；知识传播系统的核心是高等教育系统和职业培训系统；知识应用系统的主体则是企业和社会。
自从我国着手建立国家创新体系以后，又提出了“创新驱动发展战略的理念”，使我国的创新能力有了很大的提高，创新成果非常丰富，极大地促进了经济的发展。到2010年，我国已经成为仅次于美国的世界第二大经济体。
科技兴则民族兴，科技强则国家强，科技创新承载着一代又一代中华儿女的家国情怀。从我国的杂交水稻到大型盾构机、超级计算机、高速列车、磁悬浮列车，再到我国自主创新研制的遨游在太空的空间站，这些科技成果为人类社会的发展做出了积极贡献。我国建设成的现代化工业体系使我国产品遍布全世界，极大地提高了我国在世界格局中的地位。这些科技成果彰显了我国自主创新的国际形象，增强了中华儿女的民族自豪感、认同感。
创新是引领经济发展的动力，是建设现代化经济体系的战略支撑，也是实现高质量发展的必由之路。为加快实现中华民族伟大复兴的“中国梦”，全面提高中华民族的创新意识和创新能力，敢为人先、矢志创新是振兴国家的基本途径。在实现中华民族伟大复兴的关键时期，要将创新作为解决问题的手段，推动各项事业取得创造性的成果；使大学生在创新创业实践中，汇聚起实现中华民族伟大复兴的中国梦的强大动能；以实际行动汇入推动社会进步、经济发展、民生改善的历史洪流，做出历史性贡献。因此，高等学校加大创新教育的力度，是教育教学改革的迫切任务。
尽管我们的创新能力提高很快，创新成果也很丰富，但与世界发达国家的差距还很大，特别是在高端科技领域中，很多关键技术还要受制于人，大约90%的高科技领域中的发明专利掌握在发达国家手里，我国在高科技领域中的关键技术对外依存率高达50%。所以，作为知识创新系统和知识传播系统核心单位的高等学校，开展创新教育已经是势在必行。
在计划经济时代形成的教育体制下，我国的高等工科教育用一个统一的培养方案来塑造全体大学生的培养模式，这已经不适应现代社会的发展，也不适应科学技术发展的新趋势和新特点，难以培养出在国际竞争中处于主动地位的人才。为适应新时代知识经济和高科技的发展需要，必须更新教育思想和转变教育观念，探索新的人才培养模式，加强高等学校与社会、理论与实际的联系，从传授和继承知识为主的培养模式转向加强素质教育、拓宽专业口径，着重培养学生主动获取和运用知识、独立思维和创新的能力，融传授知识、培养创新能力、鼓励个性发展、全面提高学生素质为一体的具有时代特征的人才培养模式将是当前高等学校改革的主旋律。“培养创新能力、鼓励个性发展、全面提高学生素质”的基本教育思想必须通过各种教学环节予以落实，开设机械创新设计课程就是其中的重要措施之一。
本书的第一篇为机械创新设计的基础知识篇，阐述机械创新设计所需要的思维基础和技术基础，这也是创新人员必备的基本业务素质；第二篇为机械创新设计的理论与方法篇，是本书的核心内容，包括机构的演化、变异与创新设计，机构的组合与创新设计，机械结构与创新设计，仿生原理与创新设计，反求工程与创新设计，机械系统运动方案与创新设计，TRIZ与创新设计；第三篇为机械创新设计的实例篇，以工程中的创新设计实例来辅助说明创新方法的应用过程，从而加强对创新理论与方法的理解。附录中简单介绍机械发明创造史与知识经济，从而说明机械的发展与创新过程对人类社会的发展与世界文明进程产生的巨大影响，其中，我国古代机械的发明与创造，为人类社会的发展做出了巨大贡献。
机械创新设计第6版前言本书自出版以来，经过几十年的教学实践，不断探索与完善机械创新设计的具体理论与方法，再结合其他学校的教学实践和要求，逐渐总结出一系列的可操作性强的机械创新设计理论与方法，使机械创新设计理论与方法日益完善与成熟。为了紧跟“创新驱动发展战略的理念”，促进创新教育的深入发展，在机械工业出版社的支持下，我们决定对第5版的机械创新设计教材再一次进行修订，以适合科学技术的飞速发展和教学改革的需要。
本次修订的主要内容如下：
1）寓国家创新驱动发展的战略理念于创新动力与创新方法之中，把机械创新设计与国家的发展战略融合在一起，培养学生的家国情怀，积极投身到创新、创业之中，并融入国家发展大局之中。
2）与时俱进，引入了一些新的创新设计方法与案例。如在常规设计、现代设计和创新设计方法的对比中，引入了现代设计和创新设计相结合的设计理念与方法，并且辅以视频，能清楚地说明创新设计结果的优越性，可提高学生对创新设计的理解与认识，促进创新思维与创新能力的培养。
3）以二维码的形式，增加了一些动图和动图组、动画及视频，特别是增加了一码多图的二维码。扫描一个二维码，可出现一系列的相关动图与视频。例如，扫描齿轮传动的二维码，可以出现直齿圆柱齿轮传动、斜齿轮传动、人字齿轮传动、齿轮齿条传动、内啮合齿轮传动、锥齿轮传动、蜗杆传动以及轮系等多个动图或视频，不但节约了篇幅，避免出现更多的二维码影响图形的观感，而且能拓展读者的视野，进一步增强了本书的趣味性和可读性，提高本课程的学习效果。二维码对应的动图或视频对书中的图形进行了拓展，其目的是加强对创新思维的培养。
4）把变胞机构引入机械创新设计的内容中，与时俱进，紧跟机构学发展的世界前沿。
5）引入了一种新的机械创新设计方法，即计算机辅助人工智能法。该方法以创新思维为主导，以计算机为载体，以工程软件为工具，以机械设计原理知识为基础，在计算机屏幕上直接进行可视化的机械创新设计，保持了本书内容的科学性与先进性。如利用计算机软件对Jansen机构进行的计算机辅助人工智能法设计与分析，相比传统的机构设计方法简单易懂，具有设计方法的科学性和设计手段的先进性，不但能缩小与国外先进机械设计手段的差距，而且为“赶超”奠定了理论与实践基础，从而可极大地提高工程技术人员的设计能力。
6）在平动齿轮传动装置创新设计的案例分析中，增加了RV减速器的设计原理与方法，从理论与方法上解决了机器人领域中RV关节减速器设计理论的瓶颈问题，为RV减速器的国产化奠定了理论基础。
7）丰富了仿生原理与创新设计的内容，明确了利用仿生原理进行机械创新设计的具体方法，为仿生机械的设计提供了明确的技术路线。
8）为配合教学工作，制作了供教师课堂教学使用的PPT课件，该课件可编辑和修改，教师可按专业和学时的需要，修改或完善适合自身教学特点的CAI课件，该课件还可供学生学习与复习之用。课件中包括大量三维动画、二维动画、动图、视频以及符合教学认知规律的动、静相结合的动画与图形。
9）对一些内容进行了修订，删除了一些陈旧老化的内容。如重新改写了不同设计方法的设计实例分析，增加了新内容，删去了一些陈旧内容和重复内容，实现了教材内容的与时俱进。
参加本次修订工作的教师有：张春林、赵自强、李志香、孔凌嘉、张颖、马超，全书由张春林、赵自强负责统稿。
由于机械创新设计的理论与方法还在不断地发展和完善过程中，且编者水平有限，本书的内容会存在误、漏和欠妥之处，敬请读者批评指正。