مهندسی مکانیک

پیشینه و معرفی رشته

مهندسی مکانیک، جامع ترین مهندسی

مهندسی مکانیک که از زمان انقلاب صنعتی اروپا به صورت مستقل شناخته شد، ارتباط و اشتراکات زیادی با بسیاری از حوزه های مهندسی دیگر دارد. دکتر محمد دورعلی از اساتید مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی شریف در معرفی شغل مهندسی مکانیک می‌گوید: مهندسی مکانیک را شاید بتوان از نقطه‌نظر تنوع موضوعات تحت پوشش، جامع‌ترین مهندسی به شمار آورد. چون مهندسی مکانیک در برگیرنده تمامی علوم و فنونی است که با تولید، تبدیل و استفاده از انرژی، ایجاد و تبدیل حرکت و انجام کار، تولید و ساخت قطعات و ماشین‌آلات و به کارگیری مواد مختلف در ساخت آنها و همچنین طراحی و کنترل سیستم‌های مکانیکی، حرارتی و سیالاتی مرتبط می‌باشد.


مهارت های مهندس مکانیک
به طور کلی محاسبات فنی، طراحی، تهیه نقشه، روش‌های تولید، ساخت قطعات مختلف، آزمایش ماشین‌آلات مختلف، محاسبه و ساخت خودروها، قطارها، هواپیماها، ساخت و طراحی دستگاه‌های فاضلاب، گرم کننده‌های ساختمان، موتورهای احتراق، فناوری لیزر و ... ساخت تمامی تاسیسات صنعتی در دنیا از جمله مهارت‌های مهندسان مکانیک می باشد.


محیط کار مهندسان مکانیک
مهندس مکانیک معمولا یا در دفاتر شرکت ها و یا در واحدهای تولید کارخانه ها کار می کند.مهندس مکانیکی که در سازمان، شرکت یا کارخانه ای استخدام می شود، معمولا به صورت تمام وقت و در ساعات اداری مشغول به کار است. البته گاهی بسته به نوع پروژه های کاری و زمانبندی آنها (به ویژه در بخش خصوصی) ساعت کاری شان می تواند تغییر کند. مهندس مکانیکی هم که به صورت مستقل فعالیت کرده و شرکت شخصی دارد، تعیین ساعت کاری بر عهده خودش می باشد.

در ادامه برای آشنایی بیشتر با شغل مهندسی مکانیک اطلاعات کاملی در زمینه وظایف مهندس مکانیک، مهارت و دانش مورد نیاز یک مهندس مکانیک، تحصیلات لازم برای ورود به شغل مهندسی مکانیک، آینده شغلی، بازار کار و فرصت های استخدامی مهندس مکانیک، درآمد و حقوق مهندس مکانیک و مشاهیر این حوزه ارائه می شود.


وظایف مهندس مکانیک

زمینه های مختلف فعالیت یک مهندس مکانیک عبارتند از :

طراحی : ماشین‌ها و دستگاه‌هایی که هر نوع محصولی را ساخته و بسته‌بندی می‌کنند، تجهیزات گردنده مانند پمپ‌ها، فشرده‌سازها (کمپرسورها)، دمنده‌ها، توربوماشین‌ها (توربین‌ها و ...)، موتورهای درون‌سوز، مخزن‌های تحت فشار، رآکتورها، مبادله‌کن‌های گرمایی، دیگ‌های بخار، سامانه‌های لوله‌کشی، وسیله‌های نقلیه مانند خودرو، کامیون، اتوبوس، هواپیما، قطار وغیره، تجهیزات حمل مواد مانند تسمه‌نقاله‌ها، روبات‌ها و طراحی کنترلر برای سیستم‌های دینامیکی.

تحلیل : شکست و فرسودگی دستگاه‌ها، بهبود عملکرد و قابلیت اطمینان قطعات، سیستم‌های انتقال حرارت، ارتعاشات مکانیکی، آکوستیک و پیزوالکتریک.

ساخت و تولید : فرایندهای ماشین‌کاری سنتی، فرایندهای ماشین‌کاری غیر سنتی، فرایندهای شکل‌دهی شامل شکل‌دهی ورقی و حجمی، طراحی و ساخت قالب‌ها و قیود، روش‌های اتصال و جوشکاری، عملیات حرارتی، روش‌های ریخته‌گری، مترولوژی و سیستم‌های اندازه‌گیری.

کنترل کیفیت : آزمایش کیفیت، امنیت و قابلیت اطمینانِ فرآورده‌ها، دستگاه‌ها و فرایندها،

زمینه های نوین : فناوری نانو، سیستم‌های میکروالکترومکانیکی (حسگری و عملگری)، سیستم‌های دارو‌رسانی در ابعاد نانو، سیستم‌های میکرو و نانو سیالاتی، نانو‌روبات‌ها


مهندسان مکانیک از بسیاری از ابزارها، موتورها و ماشین ها استفاده می کنند. نمونه ای از آنها عبارتند از :

ماشین های تولید برق مانند ژنراتورها، موتورهای احتراق داخلی و توربین های گاز و بخار

ماشین های برقی مانند یخچال ها و تهویه های هوا

تجهیزات تولید صنعتی مانند روبات های مورد استفاده در تولید

سایر ماشین های داخل ساختمان ها مانند آسانسورها و پله های برقی

ابزارهای ماشین آلات و ابزار سایر موتورها

سیستم های حمل و نقل مواد از قبیل سیستم های نقاله مکانیکی و ایستگاه های انتقال خودکار


مهندس مکانیک می تواند در پروژه های مقیاس وسیع مانند توسعه راه های مهار امواج و قدرت جزر و مد و یا در پروژه های مقیاس کوچک مانند ساخت پروتزهای ایمپلنت مشغول به کار شود.

چشم انداز رشته

تحقیق و توسعه و پژوهش‌های آکادمیک اهمیت زیادی در پیشرفت رشته مکانیک دارند. کشورها، مراکز پژوهشی و صنایع باید در این زمینه با هم دیگر همکاری داشته باشند تا بتوانند بر چالش‌های جهانی، غلبه کنند. در حال حاضر، مهندسی مکانیک به عنوان رشته‌ای شناخته می‌شود که در آن از اصول فیزیک، طراحی، ساخت و نگهداری سیستم‌های مکانیکی استفاده می‌شود. برای این مهندسان، داشتن دانش در موضوعات مدرن به همراه موضوعات اساسی کلاسیک در این حوزه، ضروری به نظر می‌رسد. جدیدترین موضوعات و فناوری‌ها مثل فناوری نانو، نانومکانیک، میکروالکترونیک، مکانیک محاسباتی، مکاترونیک و رباتیک، منابع جایگزین انرژی و توسعه‌ی پایدار، رفته‌رفته در دهه‌های آتی، اهمیت زیادی پیدا می‌کنند. در زیر در رابطه با بعضی از این موضوعات صحبت می‌کنیم:

توسعه‌ی پایدار و سهم آن در آینده رشته مکانیک
نیاز روزافزون به انرژی در دهه‌های اخیر، شامل تمامی حوزه‌های تمدن انسانی، هشداری برای ورود به بحران انرژی است. این نیاز منجر به ظهور روش‌هایی برای یافتن انرژی تجدیدپذیر برای توسعه‌ی پایدار شده است. به علاوه، برای کاهش اثرات مخرب زیست‌محیطی، دولت‌ها قوانینی جدید تنظیم کرده‌اند. پژوهش در حوزه‌ی توسعه‌ی پایدار، نیاز امروز برای برظرف کردن مشکلات زیست‌محیطی است. بدون انرژی تجدیدپذیر، توسعه‌ی پایدار، یک رویا باقی خواهد ماند. تلاش‌هایی برای استخراج انرژی از منابع تجدیدپذیر مثل باد، آب، خورشید و بیومس که ناتمام و پاک هستند، در جریان است. فلسفه‌ی توسعه‌ی پایدار این است که برای افزایش کیفیت زندگی انسان، نباید نسل‌های آینده را قربانی کرد. مهندسی مکانیک با کمک به ساخت تجهیزاتی برای استفاده از منابع انرٰژی تجدیدپذیر مثل توربین‌های بادی یا آبی و کمک به ساخت دستگاه‌هایی برای استفاده از انرژی‌های پاک، مثل خودروهای برقی، به انسان در رسیدن به رویای توسعه‌ی پایدار، کمک می‌کند.

فناوری نانو
ظهور فناوری نانو، مزایای بسیار زیادی برای حوزه‌های مختلف مهندسی و پزشکی داشته است. نانومواد، خواصی بهبود یافته در مقایسه با مواد معمولی دارند و در عین حال، سبک‌تر هستند. تولید محصولات با فناوری نانو، استفاده از مواد را کاهش می‌دهد و سبب صرفه‌جویی در زمان، هزینه و آب و برق مصرفی در صنایع می‌شود. اخیرا میکروروبات‌های ماهی‌شکل کوچکی برای شنا در سیالات با استفاده از فناوری نانو ساخته شده‌اند. این نانوماهی‌ها می‌توانند نانوذرات عملکردی را برای سم‌زدایی، شناسایی و تحویل دارو به بخش‌های مشخص در بدن، حمل کنند. نانوذره به مجموعه‌ای از اتم‌ها گفته می‌شود که شعاع آن بین ۱ تا ۱۰۰ نانومتر و باشد. سیستم‌های نانوالکترومکانیکی (NEMS) معمولا کوچکتر از ۱۰۰ نانومتر هستند.

مهندسی زیستی و بیومکانیک
بیومکانیک و مهندسی زیستی نیز سهم مهمی در آینده رشته مکانیک دارند. بیومکانیک عبارت است از کاربرد اصول مکانیکی در سیستم‌های زنده. برای مثال، در این رشته، بدن انسان به صورت مجموعه‌ای از مفاصل در نظر گرفته می‌شود و عملکردهای بدن انسان و میزان تحمل تنش و بار مورد تحلیل قرار می‌گیرد. مهندسی زیستی معمولا برای طراحی جایگزین‌های مصنوعی برای بخش‌های مختلف بدن انسان براساس تحلیل بیومکانیکی مورد استفاده قرار می‌گیرد. امروزه، با وجود پیشرفت‌هایی در علوم پزشکی و فناوری، می‌تواند بخش‌های حیاتی بدن را جایگزین کرد و به درد و رنج میلیون‌ها بیمار در سرتاسر کره‌ی خاکی پایان داد. جدیدترین فناوری‌ها امکان ساخت دستگاه‌هایی برای بررسی فعالیت‌های مغزی، بررسی فعالیت‌های بدنی، تحویل دارو به درون بدن انسان و … فرآهم آمده است.

پرینترهای سه-بعدی
چاپ سه-بعدی به عنوان یک فناوری پیشگام در سال‌های اخیر توسعه است و کاربردهای مشخصی در صنعت دارد. در این فناوری، قطعات از روی هم قرار گرفتن لایه به لایه‌ی مواد بر اساس یک مدل CAD سه-بعدی، ساخته می‌شوند. این فناوری برای ساخت سریع و کم هزینه‌ی دستگاه‌های دارای هندسه‌ی پیچیده، کاربرد بسیار زیادی دارد. گفته می‌شود که در آینده برای ساخت ساختمان‌های گنبدی شکل برای سکونت انسان روی سیاره‌ی مریخ در پروژه‌‌ی شرکت SpaceX از پرینترهای سه‌بعدی غول‌آسایی پیدا می‌شود. ناگفته پیداست که فناوری چاپ سه-بعدی، آینده‌ی رشته مکانیک را دگرگون خواهد کرد.

رباتیک و مکاترونیک
مکاترونیک در چندین حوزه‌ی کلیدی مثل رباتیک، کنترل هوشمند حرکت، اتوماسیون، سیستم‌های ساخت انعطاف‌پذیر (FMS)، خودروهای خودران (AVG) و … در آینده رشته مکانیک ایفای نقش می‌کند. پیشرفت فوق‌العاده‌ای در حوزه‌ی مکاترونیک صورت گرفته و همچنان ادامه دارد.

رباتیک به معنی کاربرد مهندسی الکترونیکی و مکانیکی برای ساخت ربات‌ها است. ورود هوش مصنوعی به حوزه‌ی رباتیک، یکی از هیجان‌انگیزترین ترندهای کنونی این حوزه است. ربات‌های هوشمند، در تمامی جنبه‌های زندگی انسان از اکتشافات فضایی گرفته تا انجام کارهای منزل، نقش دارند.

دروس و واحدهای درسی

در دانشکده ی مهندسی مکانیک که با سابقه ترین دانشکده ی این دانشگاه میباشد، این رشتهدر 4 گرایش ارایه میشود که عبارتند از:

1)طراحی جامدات:هدف از این گرایش تربیت متخصصانی میباشد کهبتوانند در مراکز تولید و کارخانه ها اجزا و مکانیزم ماشین الات مختلف را طراحیکنند.

2)حرارت و سیالات:این گرایش مربوط به بکار بردن علوم مربوطجهت طرح و محاسبه اجزا سیستم هایی که اساس آنها بر تبدیل انرژی و انتقال حرارت وجرم است میباشد.

3)ساخت و تولید:هدف این گرایش پرورش متخصصانی است که بااستفاده از تکنولوژی مربوط به ابزار سازی و ریخته گری و ... طراح کارخانه و واحدهای تولیدی صنعتی که در زمینه ساخت و تولید ماشین آلات هستند، باشند.

4)مهندسی دریا: این گرایش که فقط در دانشگاه صنعتی شریفارایه میشود مربوط به کشتی سازی و در زمینه طراحی بدنه ،سیستم های پیشرانه،پایداری کشتی در مقابل امواج و... میباشد.

با توجه به روند توسعه و پیشرفت کشور این رشته دارای بازارکاری مناسبی میباشد و به عبارتی یک مهندس مکانیک کارامد هیچگاه بیکار نمیماند.

دانشکده ی مکانیک شریف دارای روابط علمی مناسبی با دیگردانشکده های مکانیک مانند آلبرتا(کانادا)و ... دارد که این به نوبه خود باعثارتقای علمی این دانشکده شده است.