مهندسی مکانیک

[katrin]

مهندسی مکانیک


شاخه‌ای از مهندسی است که با طراحی، ساخت و راه‌اندازی دستگاه‌ها و ماشین‌ها سروکار دارد. همچنین این رشته در ارتباط نزدیک با ماشینهایی است که کارهای متنوع بسیار و یا تبدیل انرژی‌های مختلف نظیر انرژی خورشید، انرژی هسته‌ای و انرژی شیمیایی را به انرژی حرکتی انجام می‌دهند. مهندسی مکانیک نقش بسزایی در بالا بردن امنیت زندگی، بهبود کیفیت کلی زندگی، و نیز ایجاد شور و نشاط اقتصادی ایفا می‌کند. مهندسی مکانیک در نقش زمینه‌ای برای سایر علوم فیزیکی می‌باشد. به جرئت می‌توان گفت که مهندسی مکانیک گسترده‌ترین رشتهٔ مهندسی از نظر دامنهٔ فعالیت‌ها و کاربردها است.
مهندسان مکانیک، اصول اساسی نیرو، انرژی، حرکت و گرما را به کار برده و با دانش تخصصی خود، سیستم‌های مکانیکی و دستگاه‌ها و فرآیندهای گرمایی را طراحی کرده و می‌سازند. مهندسان مکانیک، گسترهٔ وسیعی از دستگاه‌ها، فرآورده‌ها و فرآیندها را تولید می‌کنند؛ به عنوان نمونه:
موتورها و سیستم‌های کنترل خودرو و هواپیما، نیروگاه‌های الکتریکی، دستگاه‌های پزشکی، اجزا و قطعه‌های گوناگون از موتورهای با ابعاد میکروسکوپی گرفته تا چرخ‌دنده‌های غول‌آسا، فناوری لیزر، طراحی و ساخت به کمک رایانه، ماشینی کردن یا خودکارسازی (اتوماسیون) و روباتیک، انواع گوناگونی از فرآورده‌های مصرفی از دستگاه‌های تهویهٔ مطبوع گرفته تا رایانه‌های شخصی و تجهیزات ورزشی، ماشین‌ها و دستگاه‌هایی که هر یک از فرآورده‌های بالا را به صورت انبوه تولید می‌کنند.
می‌توان گفت تقریباً همهٔ جنبه‌های زندگی، در ارتباط با مهندسی مکانیک هستند. هر چیزی که حرکت کند یا انرژی مصرف نماید، احتمالاً یک مهندس مکانیک در طراحی یا ساخت آن نقش داشته است.

• چرخ دنده

مهندسان مکانیک معروف

چند تن از مهندسان مکانیک معروف که پیش از این می‌زیسته‌اند، عبارت‌اند از:

• کارل (فردریش) بنز (۱۸۴۴-۱۹۲۹): مخترع موتور های دیزلی و بنیان گذار موتور های احتراق داخلی ( هم دوره با دایملر و می باخ)و سازنده اولین خودروی تجاری ، مبدع پدال گاز در خودرو و سیستم جرقه زنی با استفاده از شمع و باتری، مخترع کلاچ و مکانیزم تعویض دنده ، کاربراتور و رادیاتور نیز از اختراعات اوست.
• گوتلیب ویلهلم دایملر (۱۸۳۴-۱۹۰۰): مهندس و طراح صنعتی ، به همراه می باخ مخترع اولین موتور سیکلت (دوچرخه موتور دار)و پیشرو در گسترش موتور های احتراق داخلی، پدر بزرگ موتور های احتراق داخلی.
• چستر کارل‌سون (۱۹۰۶-۱۹۶۸): دستگاه زیراکس از نو‌آوری‌های اوست.
• ساموئل کولت (۱۸۱۴-۱۸۶۲): سازندهٔ اسلحهٔ کولت.
• سویچیرو هوندا (۱۹۰۶-۱۹۹۱): بنیان‌گذار شرکت معروف هوندا.
• آیزاک سینگر (سینجر) (۱۸۱۱-۱۸۷۵): سازندهٔ نخستین چرخ خیاطی خانگی.
• آلفرد برنارد نوبل: پایه‌گذار اندیشهٔ جایزهٔ نوبل.
• رودولف دیزل: سازندهٔ موتورهای معروف دیزل که با گازوئیل کار می‌کنند.
• ویلیس کریر: مخترع تهویه مطبوع
• دونالد کرن:در زمینه مبدلهای حرارتی خدمات ارزنده‌ای بر جای نهاد و مولف کتاب heat exchanger design نیز می‌باشد.
• می باخ ویلهلم(1846-1929):مهندس و طراح صنعتی، صاحب نشان میباخ، همکاری با دایملر در ساخت موتور های احتراق داخلی و موتور های چهار زمانه،دارنده دکترای افتخاری از دانشگاه اشتوتگارت، عضو افتخاری انجمن مهندسین آلمان.
• نیکلاس اتو(1832-1891):مهندس ومخترع اولین موتور احتراق داخلی با بازدهی مطلوب ،تعمیم دهنده مفهوم چهار زمانه به موتورهای احتراق داخلی.
• جیمز وات‌: تکمیل کننده موتور بخار و پدر انقلاب صنعتی

زمینه‌های فعالیّت در مهندسی مکانیک

زمینه‌های فعالیّت مهندسی مکانیک به طور جامع‌تر عبارت‌اند از:

• در زمینهٔ 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 و ...
  
• تجهیزات حمل مواد مانند تسمه‌نقّاله‌ها، روبات‌ها و ...
  
• طراحی کنترلر برای سیستمهای دینامیکی
  
• طراحی سیستم های تهویه مطبوع و گرمایش و سرمایش در ساختمان ها

• در زمینهٔ تحلیل:
• شکست دستگاه‌ها
• بهبود عملکرد و قابلیّت اطمینان
• انتقال گرما
• ارتعاشات مکانیکی، آکوستیک
• پیزوالکتریک

• در زمینهٔ آزمایش:
  
  • آزمایش کیفیّت، امنیّت و قابلیّت اطمینانِ فرآورده‌ها، دستگاه‌ها و فرآیندها
  
  

• در زمینه فرآیندهای 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 ریخته گری
• مترولوژی و سیستم‌های اندازه گیری

• زمینه‌های نوین
• فن آوری نانو
• سیستم های میکروالکترومکانیکی (حسگری و عملگری)
• سیستم های دارو رسانی در ابعاد نانو
• سیستم های میکرو و نانو سیالاتی
• نانو روباتها

• همکاری با مهندسان دیگر رشته‌ها (مانند مهندسی عمران، برق، شیمی و ...) به منظور طراحی واحدهای تولیدکنندهٔ انواع گوناگون فرآورده‌ها

آینده شغلی مهندسی مکانیک

چشم‌انداز شغلی مهندسان مکانیک، امیدبخش و بااستحکام است. برای مثال، در ایالات متحد آمریکا، رشد شغل‌ها و حرفه‌های مربوط به مهندسی مکانیک، هر سال حدود ۱۶٪ (۳۵ هزار شغل) است و انتظار می‌رود این آهنگ رشد تا سال ۲۰۰8 میلادی حفظ شود. مهندسان مکانیک از روزگاران گذشته تا به امروز، اغلب در بخش‌های صنعتی زیر نقش عمده‌ای ایفا می‌کنند:
هوا فضا، خودروسازی، واحدهای شیمیایی، فن آوری نانو، رایانه و الکترونیک، ساختمان‌سازی، انواع فرآورده‌های 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 دانش‌های زیستی را در هم بیامیزند. همچنین فرصت شغلی این رشته در ایران نسبت به رشته‌های دیگر بسیار مناسب است.
گرایشهای مهندسی مکانیک در دانشگاههای ایران

• مکانیک - حرارت و سیالات (فعالیت در زمینه ی نیروگاههای حرارتی و برودتی و پالایشگاههای نفت و... )
• مکانیک - طراحی جامدات (فعالیت در طراحی ماشین آلات صنعتی و صنعت خودرو سازی و... )
• مکانیک - ساخت و تولید (فعالیت در کارگاههای ابزارسازی ، جوشکاری و ساخت و تولید ماشین الات صنعتی و ...)
• مکانیک - دریا ( تنها در دانشگاه صنعتی شریف از حدود 3 سال پیش تدریس میشود)
• مکانیک _ تاسیسات(فعالیت در زمینه سیستم های گرمایشی و سرمایشی و تهویه مطبوع و آتش نشانی و... ساختمان ها)

مباحث اساسی در مهندسی مکانیک

مبحث‌ها و موضوع‌های اساسی مهندسی مکانیک عبارت‌اند از:

• ایستایی‌شناسی (استاتیک)
• پویایی‌شناسی (دینامیک)
• مکانیک ماده‌ها (مقاومت مصالح)
• ترمودینامیک مهندسی
• مکانیک شاره‌ها (مکانیک سیالات)
• دینامیک سیّالات
• انتقال گرما (انتقال حرارت)
• نظریهٔ کنترل
• سیستم‌های کنترل شامل:
• سیستم‌های هیدرولیکی کنترل
• سیستم‌های نیوماتیکی کنترل
• سیستم‌های ارتعاشی کنترل
  
  • سیستم‌های مکاترونیکی کنترل
  
  

مهم‌ترین نرم افزارهای مورد استفاده در مهندسی مکانیک

Adams
LS-DYNA
AUTODYN
pro-engineer پرو/اینجینیر(نرم افزار طراحی قطعات)
Marc (نرم افزار تحلیل نیروها و تنشها)
Ansys نرم افزاری برای تحلیل مهندسي قطعات در تحليل هاي ديناميكي
cad نرم افزار طراحي 2d و3d
Catia(نرم افزار طراحی قطعات)
Gambit
MasterCAm (تولید به کمک کامپیوتر)
Fluent(نرمافزار تحلیل و بر رسی حرکت سیالات)
Matlab(نرم افزاری برای نوشتن برنامه و محاسبات ریاضی در مهندسی)
Mathcad
Working Model
Nastran
PATRAN
Abaqus
Solidworks (نرم افزار طراحی قطعات) PDMS
Autocad(نرم افزار طراحی قطعات)
inventor
Mechanical Desktop
Microstation
AutoPlant
Maple(نرم افزار محاسبات ریاضی و مهندسی)
CadPipe
Power shape نرم افزار مدلسازي
Power mill نرم افزار شبيه سازي توليد قطعات
PDMS
AutoPipe
AutoPlant
EES (Engineering Equation Solver)
Carrier
Aspen B-Jac
building systems
Cosmos(نرم افزار تحلیل نیروها و تنشها)
POWERMILL&POWERSHAPE
CAESAR II