2002年11月以教育部高等学校机械学科教学指导委员会、机械基础课程教学指导分委员会名义向教育部高教司申请举办全国大学生机械创新设计大赛，提出了第一届全国大学生机械创新设计大赛计划于2004年举行，以后每两年举行一次，采用先进行分赛区预赛，然后进行全国决赛的竞赛方式。2003年6月12日教育部高教司正式批复同意试办“全国大学生机械创新设计大赛”。2003年8月10日机械基础课程教学指导分委员会联合全国机械原理教学研究会和全国机械设计教学研究会一起发出了“第一届全国大学生机械创新设计大赛通知”。

第一届大赛于2004年9月11-13日在南昌大学举行，采用自选题方式，全国分华北、华东、东北、西北、西南、中南六个赛区，约200多所高校（包括多所军事院校、民办高校）的350余件作品参加各大区的预赛。参与的学生约2000人，指导教师约700人。各赛区共推荐61件作品参加了决赛。共评出一等奖15名、二等奖21名、三等奖24名。

在成功举办第一届大赛的基础上，2005年11月教育部高教司发文组建了“全国大学生机械创新设计大赛（2005-2008）组委会”，使全国大学生机械创新设计大赛成为全国理工科大学生四大竞赛之一。

2006年10月19日至10月22日“长庆杯”第二届全国大学生机械创新设计大赛决赛在湖南省长沙市湖南大学举行。全国24个省(直辖市、自治区)共1080余项作品参加了各省(自治区、直辖市)的预赛。大赛共评出一等奖24项、二等奖36项、三等奖63项。第二届大赛以“健康与爱心”为主题,内容为“助残机械、康复机械、健身机械、运动训练机械四类机械产品的创新设计与制作”竞赛。

2008年10月16日至10月20日第三届全国大学生机械创新设计大赛决赛在湖北省武汉市海军工程大学举行。这次大赛参加预赛的作品共2200余项，决赛共评出一等奖54项、二等奖76项。第三届大赛的主题为“绿色与环境”，内容为“环保机械、环卫机械、厨卫机械三类机械产品的创新设计与制作”竞赛。

第四届全国大学生机械创新设计大赛决赛于2010年10月21日至10月24日在江苏省南京市东南大学九龙湖校区举行。此次竞赛参加预赛作品为2760项，共评出一等奖70项、二等奖129项。大赛组委会还评出优秀组织奖15项、贡献奖2项、纪念奖1项。第四届大赛的主题为“珍爱生命，奉献社会”，内容为“在突发灾难中，用于救援、破障、逃生、避难的机械产品的设计与制作”。

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