معرفي رشته مهندسي مكانيك 

مهندسي مكانيك را شايد به توان از ديدگاه تنوع موضوعات تحت پوشش ، جامع­ترين رشته مهندسي به شمار آورد. چون رشته مهندسي مكانيك در برگيرنده همه علوم و فنون است كه با ، تبديل حركت و انجام كار ، توليد و ساخت قطعات و ماشين آلات و به كارگيري مواد گوناگون در ساخت آنها و همچنين طراحي و كنترل سيستم­هاي مكانيكي ، حرارتي و سيالاتي مرتبط مي­باشد. به عبارت ديگر محاسبات فني ، مدل سازي و شبيه سازي ، طراحي و تهيه نقشه­ها ، تدوين روش ساخت، توليد و آزمايش تمامي ماشين آلات و تأسيسات موجود در دنيا، با تكيه بر توانايي­هاي مهندسان مكانيك انجام مي­گيرد. مهندسي مكانيك داراي گرايش­هاي مهم طراحي كاربردي جامدات، حرارت و سيالات ، ساخت و توليد است.

گرايش ساخت و توليد :

يك قطعه بايد به چه روشي ساخته شود تا داراي توليدي سريع و ارزان و همچنين كيفيت مناسب و وقت و كارايي مطلوب باشد؟ پاسخ به اين سوال مهم بر عهده مهندسان گرايش ساخت و توليد است. گرايش ساخت و توليد به زمينه­هاي كاربردي مهندسي مكانيك مي­پردازد و مهندس اين گرايش در زمينه شكل دادن فلزات، طراحي و قالب­ها و ساخت قطعه­هاي گوناگون فعاليت مي­كند.

گرايش طراحي كاربردي :

گرايش طراحي كاربردي به بررسي انواع نيروها، حركتها و تأثير آنها بر اجزاء مختلف ماشين مي­پردازد. در واقع مهندس طراحي جامدات با توجه به نيازهاي جامعه، دستگاهها و ماشين­هاي مختلف را طراحي مي­كند. هر ماشين از دو قسمت متحرك و ثابت تشكيل شده است . حال بررسي اين مطلب كه حركت مورد نياز ماشين از چه راهي تأمين شده و چگونه از منبع توليد به جايگاه مورد استفاده انتقال پيدا كند و بالاخره چگونه از اين حركت استفاده گردد تا بيشترين بازدهي را داشته باشد، در حيطه وظايف مهندسي طراحي جامدات است.همچنين ابداع و پيش بيني دستگاه تنظيم ماشين آلات نيز از مسايل مطرح در اين گرايش مي­باشد.

در واقع مهندس طراح جامدات بايد تمامي نيروها و گشتاورهايي را كه به هر عضو ماشين وارد مي­شود بررسي كرده و بهترين حالت قطعه مورد نظر را براي تمامي آن نيروها و گشتاورها و همچنين براي داشتن بهترين كارايي به دست آورده و كارايي مناسب آن قطعه را در زمان طولاني تضمين كند.طراحي سيستم، طراحي ماشين هاي تراش، فرز، چاپ و قسمت­هاي تعليق ، سيستم­هاي انتقال قدرت و ديناميك يك خودرو ، توسط مهندسان اين گرايش طراحي مي­شود . همچنين يك هواپيما قسمتهاي مربوط به فرود ، پرواز، كنترل پرواز به نحوي مربوط به طراحي جامدات مي­گردد.

دكتر قرشي استاد دانشگاه صنعتي شريف نيز در معرفي اين گرايش مي­گويد:

گرايش طراحي جامدات به طراحي ماشين آلات و اجزاي آنها، ارتعاشات ماشين آلات، ديناميك آنها و كنترل سيستم­ها مي­پردازد. گفتني است كه دو گرايش طراحي جامدات و حرارت و سيالات بسيار نزديك به هم هستند و تنها در 20 واحد درسي با يكديگر تفاوت دارند. بنابراين فارغ التحصيلان آنها نيز توانايي­هاي مشترك زيادي دارند.

گرايش تبديل انرژي :

همان طور كه از نام اين گرايش پيداست مهندسان مكانيك گرايش تبديل انرژي به مسايل مربوط به حرارت و سيالات مي­پردازد . به عبارت ديگر در اين رشته عوامل موثر بر خواص مختلف حركت سيال بخصوص سيال داغ مطالعه شده و اثر عبور سيال بر محيط محل عبور مانند نيروهايي كه در اثر عبور خود در محل ايجاد مي­كند و يا طول­هاي ناشي از اثر افزايش و يا كاهش دما در اعضاي مختلف يك دستگاه ، بررسي مي­شود . همچنين از دروس اصلي اين رشته مي­توان به مكانيك سيالات اشاره كرد كه نيروهاي وارد بر جسم متحرك در سيال را بررسي مي­كند.

گرايش حرارت و سيالات به فيزيك حرارت و مكانيك سيالات مي­پردازد و وظيفه­اش تحليل و طراحي سيستم­ها از ديدگاه حرارتي و سيالاتي است . براي مثال در طراحي يك موتور احتراق داخلي، مسائل مربوط به تبديل حرارت و انرژي ، انتقال حرارت، حفظ موتور در حرارت مناسب و سرد نگه داشتن موتور توسط يك مهندس مكانيك حرارت و سيالات بررسي مي­شود.همچنين مسايل مربوط به تأسيسات ساختمان و راكتورها، انتقال آب ، نفت و گاز ، طراحي نيروگاههاي مختلف، طراحي توربو ماشين­ها ( ماشين­هاي دوار) مثل توربين­هاي بخار، توربين­هاي گاز و فن گويل­ها به گرايش سيالات مربوط مي­شود. دانشجويان اين گرايش در زمينه تهويه مطبوع، دستگاههاي آب و فاضلاب و گرم كننده ساختمان­ها و به طور كلي مباحث « تأسيساتي » مطالعه مي­كنند. در ضمن در اين رشته مباحث مربوط به طراحي نيروگاهها، موتورهاي احتراق داخلي و طراحي انواع موتورهاي درون سوز اتوميبل­ها مطالعه مي­گردد.

گرايش مكاترونيك :

انجمن مكاترونيك ايران ، با توجه به كاربرد روزافزون اين علم در جهان، از بهمن 1383 با اهداف زير تشكيل شده است:

• گسترش و ارتقاي علم مكاترونيك در كشور
• ايجاد شبكه ارتباطي ميان صاحب نظران ، محققان و كارشناسان مكاترونيك
• بهبود بخشيدن به امور آموزشي و پژوهشي در زمينه­هاي مرتبط با علم مكاترونيك

مكاترونيك تفكري جديد در طراحي و توليد محصولات صنعتي با تركيبي توامان از مهندسي مكانيك ، الكترونيك ، كامپيوتر ، سيستم­هاي كنترل و فناوري اطلاعات است. مكاترونيك به مهندسان اين توان را مي­دهد تا با يكپارچه­سازي حوزه­هاي تخصصي ياد شده، از اولين مراحل طراحي و توليد ، به خلق محصولاتي با كيفيت بهتر ، قابليت اعتماد بالاتر ، هزينه كمتر و در زمان كوتاه­تر بينديشند.

گرايش مهندسي پزشكي – بيومكانيك

تقريباً در اوايل دهه 70 ميلادي ، جامعه بين المللي واژه « بيومكانيك» را براي دانش مطالعه سيستم­هاي حياتي از ديد مكانيكي انتخاب نمود. بيومكانيك  از ابراز مكانيك براي مطالعات آناتوميكي و بررسي كاركرد اندام حياتي استفاده مي­كند. اين علم طيف گسترده­اي را از مطالعه تئوري تا كاربردهاي عملي مي­پوشاند.

مطالعه كامل مكانيك شامل دو موضوع اساسي مي­باشد: استاتيك، كه مطالعه اجسامي است كه ، در اثر نيرويي كه بر آن­ها اعمال مي­شود، در حال سكوني يا وضعيت تعادل باقي مي­مانند و ديناميك ، كه مطالعه اجسام متحرك است. ديناميك را به نوبه خود مي­توان به زير گروههاي سينماتيك و سينتيك تقسيم بندي نمود. سينماتيك را مي­توان علم حركت ناميد، زيرا اين علم، در مورد روابطي بحث مي­كند كه مابين جابجايي­ها، سرعت­ها و شتاب­ها در حركت انتقالي و دوراني وجود دارند. اين علم با نيروهاي درگير كاري ندارد بلكه فقط به توصيف حركت ناشي از آن­ها مي­پردازد. سينتيك در مورد اجسام متحرك و نيروهايي بحث مي­كند كه عمل مي­نمايند تا ايجاد حركت كنند. اما سوالي كه ممكن است در اين قسمت مطرح شود اين است كه وارد كردن علم مكانيك در حوزه مباحث زيستي و حياتي چه ثمري دارد؟ و اگر علمي به نام بيومكانيك وجود نمي­داشت ، چه اتفاقي رخ مي­داد؟

براي پاسخ به اين گونه سوالات و روشن شدن ضرورت وجود دانش بيومكانيك چند مثال مي­زنيم:

رشد و نمو در انسان از آغاز توليد شروع مي­شود و به صور مختلفي در بخش­هاي متفاوت بدن، در تمام طول حيات ادامه مي­يابد. نيروهاي مكانيكي مي­توانند اثر عمده­اي بر رشد بدن ايجاد كنند. نيروهاي عمود بر بدن به آن اجازه دهند تا به يك روش نمونه رشد كند. براي مثال ساختار داخلي كلي استخوان عمدتاً با تعداد دفعات بارگذاري بر روي استخوان كنترل مي­شود. حال فرض كنيد در زمان رشد سريع، نيروهايي غيرطبيعي بر بدن وارد شود، اين مسئله مي­تواند منجر به الگوهاي رشد غيرعادي شود. اگر بتوانيم تعيين كنيم كه يك تغيير شكل چگونه ايجاد شده يا مي­شود، قادر خواهيم بود تا نيروهاي تغيير شكل دهنده را رفع كنيم و نيروهايي را به كار بريم كه مي­توانند فرآيند را معكوس نموده و آن را تصحيح نمايند. درمان بسياري از تغيير شكل­هاي مادرزادي و غيرمادرزادي توسط ابزار آلات توانبخشي نظير ارتزها، نمونه­­هايي براي فهم اصول بيومكانيكي به كار رفته در رشد و نمو مي­باشند.

گرايش سيستم محركه خودرو :

سيستم محركه خودرو عبارت است از مجموعه­اي كه قدرت را از موتور دريافت كرده و آن را به چرخهاي محرك ارسال مي­كند. در اين رشته دروس مربوط به اين مجموعه مطالعه مي­شود و در تمامي رشته­هاي مربوط به خودرو فقط صرف بر بهينه كردن مجموعه خودرو مي­باشد براي مثال اين مجموعه شامل گيربكس و ديفرانسيل مي­باشد و به بررسي انواع نيروها، حركتها و تأثير آنها بر اجزاء مختلف ماشين مي­پردازد.

گرايش طراحي سيستم تعليق ، ترمز و فرمان :

اين رشته نيز همانطور كه از اسمش پيداست مربوط به مجموعه خودرو مي­باشد. اين رشته نيز براي بهينه كردن مجموعه خودرو در زمينه تعليق و ترمز و فرمان مي­باشد. نحوه بهينه كردن و نيز دروس مربوط به طراحي و تحليل اين مجموعه در اين گرايش مورد بررسي قرار مي­گيرد. در واقع در اين مجموعه بايد تمامي نيروها و گشتاورها و همچنين كارايي مناسب قطعه را تضمين كنند.

گرايش سازه بدنه خودرو :

اين رشته نيز مربوط به بدنه خودرو مي­باشد و اين گروه نيز طراحي و تحليل­هاي مربوط به بدنه خودرو را تضمين مي­كنند. و نيز راههايي براي بهينه كردن اين مجموعه را مورد بررسي قرار مي­دهند.