序言中國大學(xué)生工程實踐與創(chuàng)新能力大賽（簡稱工創(chuàng)大賽）是由*高等教育司主辦的三大賽事之一，是列入《*評審評估和競賽清單（2021年版）》（教政法廳函〔2021〕2號）的重要賽事，是全國大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競賽的升級和完善。工創(chuàng)大賽重點考查學(xué)生利用跨學(xué)科基本理論、基本知識，解決面向?qū)嶋H問題的設(shè)計、制造與創(chuàng)新能力，強(qiáng)調(diào)工程思維、工程創(chuàng)新、工程倫理與團(tuán)隊合作等綜合素質(zhì)，重視挑戰(zhàn)性和綜合性。工創(chuàng)大賽按照大工程基礎(chǔ)學(xué)科綜合創(chuàng)新跨學(xué)科交叉創(chuàng)新的構(gòu)架，以需求驅(qū)動和技術(shù)應(yīng)用場景創(chuàng)新設(shè)置為導(dǎo)向，緊貼國家工程領(lǐng)域發(fā)展前沿，是深化新工科建設(shè)、推進(jìn)工程教育改革的重要載體。工創(chuàng)大賽凸顯了育、實、創(chuàng)，即堅持育人為本、強(qiáng)調(diào)工程實踐、鼓勵工程創(chuàng)新的核心要素。工創(chuàng)大賽每兩年舉辦一屆，做到了以賽促學(xué)服務(wù)學(xué)生成長成才，以賽促改服務(wù)新工科綜合改革，以賽促建服務(wù)制造強(qiáng)國建設(shè)。本書是由東北大學(xué)工程訓(xùn)練中心的劉楊、李爽、趙月、楊雪峰、王殿寬等教師基于工程訓(xùn)練課程及工創(chuàng)大賽中的工程基礎(chǔ)賽項命題編寫的。本書介紹了工創(chuàng)大賽發(fā)展史、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計、SOLIDWORKS建模仿真、基于MATLAB的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計、3D打印技術(shù)和激光切割技術(shù)及應(yīng)用等內(nèi)容。本書既涵蓋參加工創(chuàng)大賽所需的機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計等基礎(chǔ)理論，又注重SOLIDWORKS、MATLAB等設(shè)計軟件在工創(chuàng)大賽驅(qū)動車建模設(shè)計中的應(yīng)用，還包含對3D打印、激光切割等設(shè)備在驅(qū)動車加工制造過程中實際操作的講解。本書注重培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐技能，強(qiáng)調(diào)大學(xué)生思創(chuàng)融合與團(tuán)隊合作等綜合素質(zhì)能力，夯實后備人才的工程基礎(chǔ)。本書可作為機(jī)械工程等工科類專業(yè)本科生的教材和參考書，也可作為工創(chuàng)大賽驅(qū)動車賽項的參考資料。我國正處于從教育大國邁進(jìn)教育強(qiáng)國、從制造大國走向制造強(qiáng)國的關(guān)鍵時期，需要當(dāng)代大學(xué)生勇敢地肩負(fù)起艱巨而光榮的歷史使命，讓個人理想與國家發(fā)展緊密相連。工創(chuàng)大賽堅持立德樹人，在工程訓(xùn)練的基礎(chǔ)上，突出實踐和創(chuàng)新，增強(qiáng)工科學(xué)生的使命擔(dān)當(dāng)，引導(dǎo)學(xué)生愛國愛民、實學(xué)實干。希望青年才俊們堅定理想信念，樹立遠(yuǎn)大志向，牢記初心使命，扛起歷史責(zé)任，不斷學(xué)習(xí)、不斷實踐、不斷創(chuàng)新，努力成為國家和社會需要的、德智體美勞全面發(fā)展的、堪當(dāng)民族復(fù)興重任的時代新人。中國科學(xué)院院士東北大學(xué)教授 聞邦椿2022年4月前言中國大學(xué)生工程實踐與創(chuàng)新能力大賽是列入《*評審評估和競賽清單(2021年版)》(教政法廳函〔2021〕2號)的重要賽事，是全國大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競賽的升級和完善。該大賽，以下簡稱工創(chuàng)大賽，服務(wù)于國家創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展與制造強(qiáng)國戰(zhàn)略，強(qiáng)化工程倫理意識，堅持基礎(chǔ)創(chuàng)新并舉、理論實踐融通、學(xué)科專業(yè)交叉、校企協(xié)同創(chuàng)新、理工人文結(jié)合，力求成為具有鮮明中國特色的高端工程創(chuàng)新賽事，建設(shè)引領(lǐng)世界工程實踐教育發(fā)展方向的精品工程，構(gòu)建面向工程實際、服務(wù)社會需求、校企協(xié)同創(chuàng)新的實踐育人平臺，助力工程技術(shù)后備人才的培養(yǎng)，開啟中國大學(xué)生工程實踐與創(chuàng)新教育新征程。為了更好地幫助大學(xué)生夯實基礎(chǔ)工程知識，鍛煉基本實踐技能，參與工創(chuàng)大賽，本書圍繞工程基礎(chǔ)賽道中的驅(qū)動車賽項自主設(shè)計并制作一臺具有方向控制功能的自行走勢能(或熱能)驅(qū)動車展開，主要講解小車設(shè)計和制作過程中所用到的一般理論知識與設(shè)計制作過程，主要內(nèi)容包括：競賽命題介紹、機(jī)械原理基礎(chǔ)、機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)、機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計、SOLIDWORKS建模仿真、基于MATLAB的凸輪結(jié)構(gòu)設(shè)計、3D打印技術(shù)及應(yīng)用、激光切割技術(shù)及應(yīng)用。本書力圖從以下幾個方面體現(xiàn)編寫特點。(1) 用案例引導(dǎo)教學(xué)、豐富教學(xué)，理論聯(lián)系實際，便于學(xué)生理解、記憶和使用。(2) 本書將比賽過程中運(yùn)用的機(jī)械基礎(chǔ)知識進(jìn)行了提煉，便于機(jī)械類及近機(jī)械類工科學(xué)生的學(xué)習(xí)，從而為他們參與相關(guān)競賽打下良好的理論基礎(chǔ)，本書第9章介紹的機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計概念，涉及機(jī)械設(shè)計理論與方法的創(chuàng)新、機(jī)械結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新等，更加注重學(xué)生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。(3) 本書根據(jù)工創(chuàng)大賽帶隊的指導(dǎo)教師的實踐經(jīng)歷做了進(jìn)一步完善，增添了運(yùn)用SOLIDWORKS、MATLAB軟件進(jìn)行勢能小車設(shè)計的案例分析，理論與實踐緊密結(jié)合，方便學(xué)生更快地進(jìn)行實戰(zhàn)。(4) 本書在工程訓(xùn)練課程的基礎(chǔ)上詳細(xì)講解了3D打印技術(shù)和激光切割技術(shù)在相關(guān)競賽中的應(yīng)用，因賽施教、個性培養(yǎng)，將理論與實踐相結(jié)合，能有效開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。本書由劉楊、李爽、趙月、楊雪峰和王殿寬負(fù)責(zé)編寫，其中第1章由趙月編寫，第2章至第7章及第9章由劉楊編寫，第8章由李爽編寫，第10章和第11章由楊雪峰編寫，第12章至第14章由王殿寬編寫。全書由劉楊負(fù)責(zé)統(tǒng)稿。特別感謝聞邦椿院士在百忙之中對全書進(jìn)行了仔細(xì)審閱，提出了寶貴的意見和建議，并為本書作序。在編寫過程中，編者還得到了同事們及東北大學(xué)機(jī)械工程與自動化學(xué)院2020級研究生蔡小雨、陳云高、趙晨誠、黃勇等同學(xué)的支持和幫助，向他們表示衷心的感謝。本書得到了東北大學(xué)百種優(yōu)質(zhì)教材建設(shè)的資助，特此感謝。限于編者水平，書中難免存在不妥與疏漏之處，懇請讀者批評指正。編者2022年4月