序言中國大學(xué)生工程實(shí)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(píng)審評(píng)估和競(jìng)賽清單（2021年版）》（教政法廳函〔2021〕2號(hào)）的重要賽事，是全國大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽的升級(jí)和完善。工創(chuàng)大賽重點(diǎn)考查學(xué)生利用跨學(xué)科基本理論、基本知識(shí)，解決面向?qū)嶋H問題的設(shè)計(jì)、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(duì)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(dòng)和技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)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(shí)、創(chuàng)，即堅(jiān)持育人為本、強(qiáng)調(diào)工程實(shí)踐、鼓勵(lì)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(xiàng)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(jì)、SOLIDWORKS建模仿真、基于MATLAB的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、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(jì)等基礎(chǔ)理論，又注重SOLIDWORKS、MATLAB等設(shè)計(jì)軟件在工創(chuàng)大賽驅(qū)動(dòng)車建模設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，還包含對(duì)3D打印、激光切割等設(shè)備在驅(qū)動(dòng)車加工制造過程中實(shí)際操作的講解。本書注重培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐技能，強(qiáng)調(diào)大學(xué)生思創(chuàng)融合與團(tuán)隊(duì)合作等綜合素質(zhì)能力，夯實(shí)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(dòng)車賽項(xiàng)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(shí)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(gè)人理想與國家發(fā)展緊密相連。工創(chuàng)大賽堅(jiān)持立德樹人，在工程訓(xùn)練的基礎(chǔ)上，突出實(shí)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(shí)學(xué)實(shí)干。希望青年才俊們堅(jiān)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(shí)踐、不斷創(chuàng)新，努力成為國家和社會(huì)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(shí)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(shí)踐與創(chuàng)新能力大賽是列入《*評(píng)審評(píng)估和競(jìng)賽清單(2021年版)》(教政法廳函〔2021〕2號(hào))的重要賽事，是全國大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽的升級(jí)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(dòng)發(fā)展與制造強(qiáng)國戰(zhàn)略，強(qiáng)化工程倫理意識(shí)，堅(jiān)持基礎(chǔ)創(chuàng)新并舉、理論實(shí)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(shí)踐教育發(fā)展方向的精品工程，構(gòu)建面向工程實(shí)際、服務(wù)社會(huì)需求、校企協(xié)同創(chuàng)新的實(shí)踐育人平臺(tái)，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(shí)踐與創(chuàng)新教育新征程。為了更好地幫助大學(xué)生夯實(shí)基礎(chǔ)工程知識(shí)，鍛煉基本實(shí)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(dòng)車賽項(xiàng)自主設(shè)計(jì)并制作一臺(tái)具有方向控制功能的自行走勢(shì)能(或熱能)驅(qū)動(dòng)車展開，主要講解小車設(shè)計(jì)和制作過程中所用到的一般理論知識(shí)與設(shè)計(jì)制作過程，主要內(nèi)容包括：競(jìng)賽命題介紹、機(jī)械原理基礎(chǔ)、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)、SOLIDWORKS建模仿真、基于MATLAB的凸輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、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(gè)方面體現(xiàn)編寫特點(diǎn)。(1) 用案例引導(dǎo)教學(xué)、豐富教學(xué)，理論聯(lián)系實(shí)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(shí)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(jìng)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(jì)概念，涉及機(jī)械設(shè)計(jì)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(duì)的指導(dǎo)教師的實(shí)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(shì)能小車設(shè)計(jì)的案例分析，理論與實(shí)踐緊密結(jié)合，方便學(xué)生更快地進(jìn)行實(shí)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(jìng)賽中的應(yīng)用，因賽施教、個(gè)性培養(yǎng)，將理論與實(shí)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(duì)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(dòng)化學(xué)院2020級(jí)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(qǐng)讀者批評(píng)指正。編者2022年4月