مهندسی مکانیک شاخه ای از علوم مهندسی است که در آن با انواع دستگاه ها و ماشین ها سر و کار دارد. تهیه و ساخت دستگاه‌هایی که انرژی‌های مختلف نظیر انرژی خورشید، انرژی هسته‌ای و انرژی شیمیایی را به کار می‌گیرند نیز در حوزه ی این شاخه از دانش است. این رشته یکی از قدیمی‌ترین و گسترده‌ترین رشته‌های مهندسی است. مهندسی مکانیک نیازمند فهم مفاهیمی همانند مکانیک، دینامیک، ترمودینامیک، دانش مواد، تحلیل سازه‌ها و الکتریسیته است.
مهندسان مکانیک، اصول اساسی نیرو، انرژی، حرکت و گرما را به کار برده و با دانش تخصصی خود، سیستم‌های مکانیکی و دستگاه‌ها و فرایندهای گرمایی را طراحی کرده و می‌سازند. مهندسان مکانیک، گسترهٔ وسیعی از دستگاه ها، فراورده ها و فرایندها را تولید می‌کنند؛ از آن جمله می‌توان به موتورها و سیستم های کنترل، نیروگاههای الکتریکی، دستگاه‌های پزشکی، چرخ دنده ها، فناوری لیزر، طراحی به کمک رایانه، مهندسی به کمک رایانه و تولید به کمک رایانه، خودکارسازی و رباتیک، دستگاه های تهویه مطبوع و تجهیزات کارخانه ها اشاره کرد.
مهندسی مکانیک ابتدا در طی انقلاب صنعتی در اروپا در قرن ۱۸ میلادی به عنوان یک شاخهٔ مجزا شناخته شد؛ با این وجود این شاخهٔ دانش در طی هزاران سال توسعه پیدا کرده‌است. دانش مهندسی مکانیک در قرن ۱۹ میلادی در نتیجهٔ پیشرفت‌های فیزیک نشأت گرفت. این شاخه به‌طور پیوسته‌ای تکامل یافته تا پیشرفت‌های فناوری را به‌کار گیرد و امروزه مهندسان مکانیک به دنبال گسترش دانش در رشته‌هایی چون مواد مرکب، مکاترونیک و نانوتکنولوژی هستند. مهندسی مکانیک به میزان زیادی هم‌پوشانی‌هایی با مهندسی هوافضا، مهندسی خودرو، مهندسی مکاترونیک، مهندسی برق، مهندسی پزشکی (بیومکانیک)، مهندسی شیمی، مهندسی عمران، مهندسی متالورژی، مهندسی دریا، مهندسی راه آهن (ماشینهای ریلی)، مهندسی رباتیک، مهندسی صنایع، مهندسی معدن، مهندسی نفت و مهندسی هسته‌ای دارد.
هدف رشته مهندسی مکانیک
در حقیقت رشته مهندسی مکانیک بخشی از علم فیزیک است که با استفاده از مفاهیم پایه علم فیزیک و به تبع آن ریاضی به بررسی حرکت اجسام و نیروهای وارد بر آنها می‌پردازد و می‌کوشد تا با توجه به نتایج بررسی‌های خود ، طرحی نو در زمینه فن‌شناسی و صنعت ارائه دهد و در راه پیشرفت انسان گامی به جلو بردارد.
به عبارت دیگر رشته مکانیک، رشته پیاده کننده علم فیزیک است چون برای مثال بررسی حرکت خودرو و عوامل موثر بر روی آن برعهده فیزیک است. اما این که چگونه حرکت آن تنظیم گردد بر عهده مهندسی مکانیک می‌باشد.
به عبارت دیگر محاسبات فنی، مدلسازی و شبیه‌سازی ، طراحی و تهیه نقشه‌ها ، تدوین روش ساخت ، تولید و آزمایش تمامی ماشین‌آلات و تاسیسات موجود در دنیا ، با تکیه بر توانایی‌های مهندسان مکانیک انجام می‌گیرد.
گرایشات مقطع لیسانس مهندسی مکانیک
در شروع آموزش مهندسی در ایران ، رشته مکانیک با برق یکی بود و «الکترومکانیک» نامیده می‌شد. اما این دو رشته حدود ۴۵ سال پیش از هم جدا شدند و به مرور رشته‌های دیگری مانند مهندسی شیمی و مواد نیز از مهندسی مکانیک جدا شد. ولی با پیشرفت صنعت و نیاز صنایع به تخصص‌های مختلف در این زمینه، از مهندسی مکانیک عمومی دو گرایش «طراحی جامدات» و «حرارت و سیالات» و بعد از آن «ساخت و تولید» بیرون آمد.
گرایش حرارت و سیالات
این رشته در به کار بردن علوم و تکنولوژی مربوط جهت طرح و محاسبه اجزاء سیستمهایی که اساس کار آنها مبتنی بر تبدیل انرژی ، انتقال حرارت و جرم است به متخصصان کارآیی لازم را می‌دهد و آنها را جهت فعالیت در صنایع مختلف مهندسی مکانیک در رشته حرارت و سیالات (نظیر مولدها ی حرارتی، انتقال سیال نیروگاه های آبی، موتورهای احتراقی و … ) آماده می‌سازد. فارغ‌التحصیلان این دوره قادر به طراحی و محاسبه اجزا و سیستم ها در بخش های عمده‌ای از صنایع نظیر صنایع خودرو سازی، نیروگاههای حرارتی و آبی، صنایع غذایی، نفت، ذوب فلزات و غیره هستند.
فارغ‌التحصیلان مهندسی مکانیک گرایش حرارت و سیالات می‌توانند تا مقطع کارشناسی ارشد و دکتری در داخل یا خارج از کشور ادامه تحصیل دهند. داوطلبان این رشته باید در دروس ریاضی و فیزیک تسلط داشته و با یک زبان خارجی آشنا باشند. دروس این رشته شامل مطالبی در زمینه‌های حرارت و سیالات، می‌باشد.
گرایش جامدات
هدف از این گرایش مهندسی مکانیک، متخصصانی است که بتوانند در مراکز تولید و کارخانه‌ها اجزاء و مکانیزم ماشین‌آلات مختلف را طراحی کنند. دروس این گرایش شامل دروس نظری، آزمایشگاهی، کارگاه و پروژه و کارآموزی است. فارغ‌التحصیلان مهندسی مکانیک گرایش جامدات می‌توانند در کارخانجات مختلف نظیر خودروسازی ، صنایع نفت، ذوب فلزات و صنایع غذایی و غیره مشغول شوند و برای این گرایش امکان ادامه تحصیل تا سطح کارشناسی ارشد و دکتری در داخل یا خارج از کشور وجود دارد. موفقیت داوطلبان به آگاهی آنها در دروس جبر و مثلثات، هندسه ، فیزیک و مکانیک همچنین آشنایی و تسلط آنان به زبان خارجی بستگی فراوان دارد. از جمله دروس این دوره می‌توان دروس مقاومت مصالح، طراحی و دینامیک را نام برد. در این رشته زمینه اشتغال و بازارکار خوب وجود دارد و مطالب ارائه شده در طول تحصیل برای دانشجویان محسوس و قابل لمس است.
گرایش ساخت و تولید
هدف تربیت کارشناسانی است که با به کاربردن تکنولوژی مربوط به ابزارسازی، ریخته‌گری ، جوشکاری، فرم دادن فلزات ، طرح کارگاه یا کارخانه‌های تولیدی آماده کار در زمینه ساخت و تولید ماشین‌آلات صنایع (کشاورزی ، نظامی، ماشین‌سازی، ابزارسازی ، خودروسازی و … ) باشند. فارغ‌التحصیلان مهندسی مکانیک گرایش ساخت و تولید قادر خواهند بود در صنایعی مانند ماشین‌سازی، ابزارسازی، خودروسازی ، صنایع کشاورزی، صنایع هوایی و تسلیحاتی به ساخت و تولیدی ماشین‌آلات، طراحی کارگاه و یا کارخانه تولیدی بپردازند و نظارت و بهره‌برداری و اجرای صحیح طرحها را عهده‌دار شوند. داوطلبان این گرایش باید در دروس ریاضی، فیزیک و مکانیک از آگاهی کافی برخوردار باشند. دروس مهندسی مکانیک گرایش ساخت وتولید شامل مطالبی در مورد نحوه تولید، طراحی قالبهای پرس، طراحی قید و بندها، کار و برنامه‌ریزی با ماشینهای اتوماتیک، اصول کلی و نحوه کار با ماشینهای دستی و تعمیر و نصب تمام سرویسهای صنعتی می باشد و درصد نسبتا بالایی از آنها به صورت عملی ارائه می‌گردد. داوطلب باید سالم باشد تا بتواند کارهای کارگاهی را به خوبی انجام دهد و استعداد کارهای فنی را داشته باشد. با توجه به خودکفایی صنایع کشور این رشته دارای بازار کار خوبی است.
گرایش مهندسی دریا
یکی از گرایش‌های مهندسی مکانیک که تنها در دانشگاه صنعتی شریف ارائه می‌گردد، مهندسی دریا (کشتی‌سازی) است. اما در دانشگاه های دیگر از جمله: دانشگاه صنعتی امیرکبیر، دانشگاه خلیج فارس و دانشگاه سیستان و بلوچستان، مهندسی دریا به عنوان یک رشته مستقل با سه گرایش مهندسی کشتی‌سازی ، مهندسی کشتی و دریانوردی ارائه می‌شود.
گرایش های کارشناسی ارشد مجموعه مهندسی مکانیک
كارشناسي ارشد مهندسي مکانیک در دانشگاه هاي ایران به پنج گرایش و چندین زیر گرایش تقسیم می شود که عبارتند از:
- مهندسی مکانیک- گرایش ساخت و تولید
- مهندسی مکانیک- گرایش طراحی کاربردی
- مهندسی مکانیک- گرایش تبدیل انرژی
- مهندسی مکانیک- گرایش سیستم محرکه خودرو
- مهندسی مکانیک- گرایش طراحی سیستم های دینامیکی خودرو
- مهندسی مکانیک- گرایش سازه بدنه خودرو
- مکاترونیک
- مهندسی پزشکی- گرایش بیومکانیک
- مهندسی تسلیحات- گرایش سلاح
- مهندسی طراحی و ساخت خودروهای نظامی- گرایش طراحی دینامیک خودرو
- مهندسی طراحی و ساخت خودروهای نظامی- گرایش سازه و بدنه خودرو
- مهندسی طراحی و ساخت خودروهای نظامی- گرایش نیروی محرکه خودرو
مباحث اساسی در رشته مهندسی مکانیک
- استاتیک
- دینامیک
- مقاومت مصالح
- طراحی اجزا
- ترمودینامیک
- مکانیک سیالات
- انتقال حرارت
- ارتعاشات مکانیکی
- دینامیک ماشین
- کنترل اتوماتیک
- علم مواد و روش‌های تولید
- ریاضیات مهندسی و …
زمینه های فعالیت مهندسی مکانیک
در زمینه طراحی
- ماشین‌ها و دستگاه‌هایی که هر نوع محصولی را ساخت و تولید می‌کنند
- تجهیزات دوار مانند: توربروماشین ها (توربین ها، پمپ ها ،کمپرسورها، دمنده ها و …)
- موتورهای درون سوز، موتور جت و موتور موشک
- مخازن تحت فشار، راکتورهای شیمیایی و راکتورهای هسته ای
- مبدل های حرارتی ( بویلرها، کندانسورها، اواپراتورها و ….)
- وسایل نقلیه مانند: خودرو، قطار، کشتی، هواپیما، جت و …
- تجهیزات حمل مواد مانند تسمه نقاله ها، ربات ها و …
- طراحی کنترل کننده ها برای سیستم های دینامیکی
- طراحی سیستم‌ها ی تهویه مطبوع در ساختمان‌ها
در زمینه فرایندهای ساخت و تولید
- فرایندهای ماشین کاری سنتی و غیرسنتی
- فرایندهای شکل دهی شامل شکل‌دهی ورقی و حجمی
- طراحی و ساخت قالب ها و قیود
- روش‌های اتصال و جوشکاری
- عملیات حرارتی
- روش‌های ریخته گری
- مترولوژی و سیستم‌های اندازه گیری
در زمینه تحلیل
- پدیده خستگی، خزش و شکست قطعات
- روش اجزا(المان) محدود و دینامیک سیالات محاسباتی(CFD)
- انتقال گرما و سیالات
- ارتعاشات مکانیکی و آکوستیک
- کمانش ستون‌ها، تیرها، ورق و پوسته‌ها
مهمترین نرم افزارهای مورد استفاده در مهندسی مکانیک
- CATIA (نرم‌افزار طراحی قطعات به‌صورت سه‌بعدی 3D CAD/CAM/CAE)
- Solidworks (نرم‌افزار طراحی قطعات به‌صورت سه‌بعدی 3D CAD)
- Autodesk inventor (نرم‌افزار طراحی قطعات به‌صورت سه‌بعدی 3D CAD)
- Autodesk Autocad (نرم‌افزار طراحی به‌صورت دو بعدی 2D CAD)
- PowerMill (نرم‌افزار تولید به کمک کامپیوتر CAM)
- Ansys (نرم‌افزار تحلیل تنش به روش اجزاء محدود FEM)
- Abaqus (نرم‌افزار تحلیل تنش به روش اجزاء محدود FEM)
- MSC Nastran (نرم‌افزار تحلیل تنش به روش اجزاء محدود FEM)
- Fluent (نرم‌افزار تحلیل جریان سیال به روش دینامیک سیالات محاسباتی CFD)
- MATLAB (نرم‌افزار محاسبات ریاضی و مهندسی)
- Mathematica (نرم‌افزار محاسبات ریاضی و مهندسی) و …
آینده شغلی مهندسی مکانیک
چشم انداز شغلی مهندسان مکانیک، امید بخش و با استحکام است. برای مثال، در ایالات متحد آمریکا، رشد شغل ها و حرفه های مربوط به مهندسی مکانیک، هر سال حدود ۱۶٪ (۳۵ هزار شغل) است و انتظار می‌رود این آهنگ رشد تا سال‌های آینده حفظ شود. مهندسان مکانیک از روزگاران گذشته تا به امروز، اغلب در بخش‌های صنعتی زیر نقش عمده‌ای ایفا می‌کنند:
هوا فضا، خودرو سازی، واحدهای شیمیایی، فناوری نانو، رایانه و الکترونیک، ساختمان سازی، انواع فراورده های مصرفی، انرژی، مشاوره مهندسی و بخش‌های دولتی. همچنین صنعت پزشکی و داروسازی، فرصت‌های شغلی هیجان‌انگیزی را برای مهندسان مکانیک به وجود آورده‌اند تا نیروها و دانش های زیستی را در هم بیامیزند. همچنین فرصت شغلی این رشته در ایران نسبت به رشته‌های دیگر بسیار مناسب است.
