مهندسی مکانیک (به انگلیسی: Mechanical engineering) شاخه‌ای از مهندسی است که با طراحی، ساخت و راه‌اندازی دستگاه‌ها و ماشین‌ها سروکار دارد. تهیه و ساخت دستگاه‌هایی که انرژی‌های مختلف نظیر انرژی خورشید، انرژی هسته‌ای و انرژی شیمیایی را به کار می‌گیرند نیز در حوزهٔ این شاخه از دانش است. این رشته یکی از قدیمی‌ترین و گسترده‌ترین رشته‌های مهندسی است.

مهندسی مکانیک نیازمند فهم مفاهیمی همانند مکانیک، سینماتیک، 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 دستگاه‌ها، فراورده‌ها و فرایندها را تولید می‌کنند؛ از آن جمله می‌توان به موتورها و سیستم‌های کنترل، نیروگاه‌های الکتریکی، دستگاه‌های پزشکی، چرخ‌دنده‌ها، فناوریلیزر، طراحی به کمک رایانه، مهندسی به کمک رایانه و تولید به کمک رایانه، خودکارسازی و رباتیک، دستگاه‌های تهویهٔ مطبوع و تجهیزات کارخانه‌ها 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 کرده است. دانش مهندسی مکانیک در قرن ۱۹ میلادی درنتیجهٔ پیشرفت‌های فیزیک نشأت گرفت. این شاخه به طور 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.

مهندسان مکانیک معروف[ویرایش]

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

• جیمز وات (۱۷۳۶-۱۸۱۹): تکمیل کننده موتور بخار و پدر انقلاب صنعتی.
• گوتلیب دایملر (۱۸۳۴-۱۹۰۰): مهندس و طراح صنعتی، به همراه می باخ مخترع اولین موتور سیکلت (دوچرخه موتور دار) و پیشرو در گسترش موتورهای احتراق داخلی، پدر بزرگ موتورهای احتراق داخلی.
• کارل بنز (۱۸۴۴-۱۹۲۹): مخترع موتورهای دیزلی و بنیان‌گذار موتورهای 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.
• ویلهلم می باخ(۱۸۴۶-۱۹۲۹): مهندس و طراح صنعتی، صاحب نشان میباخ، همکاری با دایملر در ساخت موتورهای احتراق داخلی و موتورهای چهار زمانه، دارنده دکترای افتخاری از دانشگاه اشتوتگارت، عضو افتخاری انجمن مهندسین آلمان.
• فردیناند پورشه (۱۸۷۵-۱۹۵۱): بنیان‌گذار شرکت خودروسازی پورشه.
• فرانتس جوزف پوپ (۱۸۸۶-۱۹۵۴): یکی از سه بنیان‌گذار شرکت خودروسازی ب ام و.
• آگوست هورش (۱۸۶۸-۱۹۵۱): بنیان‌گذار شرکت خودروسازی آئودی.
• آدام اوپل (۱۸۳۷-۱۸۹۵): بنیان‌گذار شرکت خودروسازی اوپل.
• انزو فراری (۱۸۹۸-۱۹۸۸): بنیان‌گذار شرکت خودروسازی فراری.
• فروچیو لامبورگینی (۱۹۱۶-۱۹۹۳): بنیان‌گذار شرکت خودروسازی لامبورگینی.
• اتوره بوگاتی (۱۸۸۱ -۱۹۴۷): بنیان‌گذار شرکت خودروسازی بوگاتی.
• آرماند پژو (۱۸۴۹-۱۹۱۵): بنیان‌گذار شرکت خودروسازی پژو.
• آندره سیتروئن (۱۸۷۸-۱۹۳۵): بنیان‌گذار شرکت خودروسازی سیتروئن.
• لوئی رنو (۱۸۷۷-۱۹۴۴): بنیان‌گذار شرکت خودروسازی رنو.
• ویلیام سی. دورانت (۱۸۶۱-۱۹۴۷): بنیان‌گذار شرکت جنرال موتورز.
• هنری فورد (۱۸۶۳-۱۹۴۷): بنیان‌گذار شرکت خودروسازی فورد.
• لوئیس شورولت (۱۸۷۸-۱۹۴۱): بنیان‌گذار شرکت خودروسازی شورولت.
• دیوید دانبار بیوک (۱۸۵۴-۱۹۲۹): بنیان‌گذار شرکت خودروسازی بیوک.
• والتر کرایسلر (۱۸۷۵-۱۹۴۰): بنیان‌گذار شرکت خودروسازی کرایسلر.
• هنری ام. لیلند (۱۸۴۳-۱۹۳۲): بنیان‌گذار شرکتهای خودروسازی کادیلاک و لینکلن.
• کیشیرو تویودا (۱۸۹۴-۱۹۵۲): بنیان‌گذار شرکت خودروسازی تویوتا.
• یوشیسوکه آیکاوا (۱۸۸۰-۱۹۶۷): بنیان‌گذار شرکت خودروسازی نیسان.
• جوجیرو ماتسودا (۱۸۷۵-۱۹۵۲): بنیان‌گذار شرکت خودروسازی مزدا.
• سوییشیرو هوندا (۱۹۰۶-۱۹۹۱): بنیان‌گذار شرکت خودروسازی هوندا.
• چستر کارلسون (۱۹۰۶-۱۹۶۸): دستگاه زیراکس از نوآوری‌های اوست.
• ساموئل کلت (۱۸۱۴-۱۸۶۲): سازندهٔ اسلحهٔ کلت.
• آیزاک سینگر (۱۸۱۱-۱۸۷۵): سازندهٔ نخستین چرخ خیاطی خانگی.
• آلفرد برنارد نوبل (۱۸۳۳-۱۸۹۶): پایه‌گذار اندیشهٔ جایزهٔ نوبل.
• رودولف دیزل(۱۸۵۸-۱۹۱۳): سازندهٔ موتورهای معروف دیزل که با گازوئیل کار می‌کنند.
• نیکلاس اتو(۱۸۳۲-۱۸۹۱): مهندس ومخترع اولین موتور احتراق داخلی با بازدهی مطلوب، تعمیم دهنده مفهوم چهار زمانه به موتورهای احتراق داخلی.
• فلیکس وانکل(۱۹۰۲-۱۹۸۸): مخترع موتور دورانی وانکل.
• ویلیس کریر(۱۸۷۶-۱۹۵۰): مخترع تهویه مطبوع

زمینه‌های فعالیّت در مهندسی مکانیک[ویرایش]

 

موتور یک خودرو (بوگاتی)

 

توربین گاز سری H ساخت شرکتجنرال الکتریک

زمینه‌های فعالیّت مهندسی مکانیک به طور جامع‌تر عبارت‌اند از:

در زمینهٔ طراحی:

• ماشین‌ها و دستگاه‌هایی که هر نوع محصولی را ساخت و تولید می‌کنند
• تجهیزات دوار مانند توربوماشین‌ها (توربین‌ها، پمپ‌ها، کمپرسورها، دمنده‌ها و ...)
• موتورهای درون‌سوز، موتور جت و موتور موشک
• مخزن‌های تحت فشار، رآکتورهای شیمیایی و رآکتورهای هسته‌ای
• مبدلهای حرارتی (بویلرها، کندانسورها، اواپراتورها و ...)
• سامانه‌های لوله‌کشی
• وسیله‌های نقلیه مانند خودرو، کامیون، اتوبوس، هواپیما، کشتی (شناور)، قطار و ...
• تجهیزات حمل مواد مانند تسمه‌نقّاله‌ها، رباتها و ...
• طراحی کنترلر برای سیستمهای دینامیکی
• طراحی سیستم‌های اچ‌وی‌ای‌سی، تهویه مطبوع، گرمایش و سرمایش در ساختمان‌ها

 

تصویر یک کشتی

در زمینهٔ تحلیل:

• خستگی، خزش و شکست دستگاه‌ها
• روش اجزاء محدود و دینامیک سیالات محاسباتی
• انتقال گرما، مکانیک سیالات
• ارتعاشات مکانیکی، آکوستیک

 

یک میل‌لنگ CAD

در زمینهٔ آزمایش:

• آزمایش کیفیت، بهبود عملکرد و قابلیّت اطمینان فراورده‌ها، دستگاه‌ها و فرایندها
• آزمون‌های غیرمخرب

 

دایره مور

در زمینه فرایندهای 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 اندازه‌گیری

 

یک دستگاه ماشینکاری

زمینه‌های نوین:

• فناوری نانو
• سیستم‌های میکرو الکترومکانیکی و سیستم‌های نانو الکترومکانیکی (حسگری و عملگری)
• سیستم‌های دارو رسانی در ابعاد نانو
• سیستم‌های میکرو و نانو سیالاتی
• نانو کامپوزیتها، نانوکریستالها، نانولوله‌های کربنی
• نانو روباتها

 

کامپوزیت فیبر کربن

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

آینده شغلی مهندسی مکانیک[ویرایش]

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 سالهای آینده حفظ شود. مهندسان مکانیک از روزگاران گذشته تا به امروز، اغلب در بخش‌های صنعتی زیر نقش عمده‌ای ایفا می‌کنند:
هوا فضا، خودروسازی، واحدهای شیمیایی، فناوری نانو، رایانه و الکترونیک، ساختمان‌سازی، انواع فراورده‌های 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[ویرایش]

گرایش‌های عمومی

• مکانیک - طراحی جامدات (فعالیت در طراحی ماشین آلات صنعتی، خطوط تولید کارخانجات، طراحی سیستم‌های انتقال نیرو و...)
• مکانیک - حرارت و سیالات (فعالیت در زمینهٔ طراحی موتورهای احتراق داخلی، موتورهای جت، بررسی‌های آیرودینامیکی، هوافضا، طراحی سیستمهای هیدرولیکی و پنوماتیکی، نیروگاههای حرارتی، گازی و آبی، پالایشگاههای نفت و گاز، پتروشیمی و تاسیسات مکانیکی ساختمان و...)
• مکانیک - ساخت و تولید (فعالیت در کارگاههای قالب سازی، ابزارسازی، ماشین ابزار و ساخت و تولید ماشین الات صنعتی و...)

گرایش‌های خاص

• مکانیک - خودرو
• مکانیک - هوافضا
• مکانیک - دریا
• مکانیک - ماشینهای ریلی
• مکانیک - تأسیسات حرارتی و برودتی
• مکانیک - نیروگاه
• مکانیک - بیومکانیک
• مکانیک - مکاترونیک
• مکانیک - سیستمهای انرژی

مباحث اساسی در مهندسی مکانیک[ویرایش]

مبحث‌ها و موضوع‌های اساسی مهندسی مکانیک عبارت‌اند از:

• ایستایی (استاتیک)
• پویایی (دینامیک)
• مکانیک مواد (مقاومت مصالح)
• طراحی اجزاء ماشین
• ترمودینامیک
• مکانیک شاره‌ها (مکانیک سیالات)
• انتقال گرما (انتقال حرارت)
• ارتعاشات مکانیکی
• دینامیک ماشین
• کنترل خودکار (کنترل اتوماتیک)

مهم‌ترین نرم‌افزارهای مورد استفاده در مهندسی مکانیک[ویرایش]

• Catia (نرم‌افزار طراحی قطعات به‌صورت سه‌بعدی 3D CAD/CAM/CAE)
• NX (Unigraphics) (نرم‌افزار طراحی قطعات به‌صورت سه‌بعدی 3D CAD/CAM/CAE)
• Creo (Pro/Engineer) (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)
• Solid Edge (نرم‌افزار طراحی قطعات به‌صورت سه‌بعدی 3D CAD)
• Microstation (نرم‌افزار طراحی قطعات به‌صورت دو بعدی 2D CAD)
• Autodesk Autocad (نرم‌افزار طراحی به‌صورت دو بعدی 2D CAD)

Autodesk Autocad Mechanical (نرم‌افزار طراحی مکانیکی قطعات)

Autodesk Autocad MEP (نرم‌افزار ترسیم نقشه تاسیسات ساختمان)

Autodesk Autocad P&ID (نرم‌افزار ترسیم نقشه پایپینگ و ابزاردقیق)

Autodesk Autocad Plant (نرم‌افزار طراحی پلنت)

• PowerShape (نرم‌افزار مدلسازی تولید قطعات CAD برای نرم‌افزار PowerMill)
• PowerMill (نرم‌افزار تولید به کمک کامپیوتر CAM)
• MasterCAM (نرم‌افزار تولید به کمک کامپیوتر CAM)
• SurfCAM (نرم‌افزار تولید به کمک کامپیوتر CAM)
• EdgeCAM (نرم‌افزار تولید به کمک کامپیوتر CAM)
• SolidCAM (نرم‌افزار تولید به کمک کامپیوتر CAM)
• ArtCAM (نرم‌افزار تولید به کمک کامپیوتر CAM)
• Esprit (نرم‌افزار تولید به کمک کامپیوتر CAM)
• FeatureCAM (نرم‌افزار تولید به کمک کامپیوتر CAM)
• SmartCAM (نرم‌افزار تولید به کمک کامپیوتر CAM)
• TopCAM (نرم‌افزار تولید به کمک کامپیوتر CAM)
• TopSolid (نرم‌افزار مدلسازی تولید قطعات CAD برای نرم‌افزار TopCAM)
• Ansys (نرم‌افزار تحلیل تنش به روش اجزاء محدود FEM)
• Abaqus (نرم‌افزار تحلیل تنش به روش اجزاء محدود FEM)
• Comsol Multiphysics (FEMLAB) (نرم‌افزار تحلیل تنش به روش اجزاء محدود FEM)
• MSC Nastran (نرم‌افزار تحلیل تنش به روش اجزاء محدود FEM)
• MSC Patran (نرم‌افزاری برای مدلسازی و ایجاد مدل هندسی برای نرم‌افزار Nastran)
• Autodesk Simulation Mechanical (ALGOR) (نرم‌افزار تحلیل تنش به روش اجزاء محدود FEM)
• ADINA (نرم‌افزار تحلیل تنش به روش اجزاء محدود FEM)
• NISA (نرم‌افزار تحلیل تنش به روش اجزاء محدود FEM)
• CosmosWorks (نرم‌افزار تحلیل تنش به روش اجزاء محدود FEM)
• LMS Samcef (نرم‌افزار تحلیل تنش به روش اجزاء محدود FEM)
• MSC Marc (نرم‌افزار تحلیل تنش به روش اجزاء محدود FEM)
• ++CSM (نرم‌افزار تحلیل تنش به روش اجزاء محدود FEM)
• ++CAA (نرم‌افزار شبیه‌سازی پدیده‌های آیروآکوستیکی)
• MSC Actran (نرم‌افزار شبیه‌سازی پدیده‌های آکوستیکی)
• MSC Sinda (نرم‌افزار حل مسائل حرارتی پیشرفته به روش اجزاء محدود FEM)
• FEHT (نرم‌افزار حل مسائل حرارتی پیشرفته به روش اجزاء محدود FEM)
• Fluent (نرم‌افزار تحلیل جریان سیال به روش دینامیک سیالات محاسباتی CFD)
• Gambit (نرم‌افزاری برای مدلسازی و ایجاد مدل هندسی برای نرم‌افزار Fluent)
• +STAR-CCM (نرم‌افزار تحلیل جریان سیال به روش دینامیک سیالات محاسباتی CFD)
• ++FLO (نرم‌افزار تحلیل جریان سیال به روش دینامیک سیالات محاسباتی CFD)
• ++CFD (نرم‌افزار تحلیل جریان سیال به روش دینامیک سیالات محاسباتی CFD)
• FLOW-3D (نرم‌افزار تحلیل جریان سیال به روش دینامیک سیالات محاسباتی CFD)
• OpenFoam (نرم‌افزار تحلیل جریان سیال به روش دینامیک سیالات محاسباتی CFD)
• fidap (نرم‌افزار تحلیل جریان سیال به روش دینامیک سیالات محاسباتی CFD)
• ANSYS CFX (نرم‌افزار تحلیل جریان سیال به روش دینامیک سیالات محاسباتی CFD)
• ANSYS POLYFLOW (نرم‌افزار تحلیل جریان سیال به روش دینامیک سیالات محاسباتی CFD)
• Autodesk Simulation CFD (CFDesign) (نرم‌افزار تحلیل جریان سیال به روش دینامیک سیالات محاسباتی CFD)
• CosmosFlowWorks (نرم‌افزار تحلیل جریان سیال به روش دینامیک سیالات محاسباتی CFD)
• MSC Adams (نرم‌افزار شبیه‌سازی و تحلیل سیستم‌های دینامیکی MBD)
• LMS Dads (نرم‌افزار شبیه‌سازی و تحلیل سیستم‌های دینامیکی MBD)
• Visual Nastran 4D (نرم‌افزار شبیه‌سازی و تحلیل سیستم‌های دینامیکی MBD)
• SimWise 4D (نرم‌افزار شبیه‌سازی و تحلیل سیستم‌های دینامیکی MBD)
• Working Model 2D (نرم‌افزار شبیه‌سازی و تحلیل سیستم‌های دینامیکی MBD)
• CosmosMotion (نرم‌افزار شبیه‌سازی و تحلیل سیستم‌های دینامیکی MBD)
• Ansys LS-DYNA (نرم‌افزار شبیه‌سازی پدیده‌های دینامیکی پیچیده مانند ضربه، انفجار،...)
• Ansys Autodyn (نرم‌افزار شبیه‌سازی پدیده‌های دینامیکی پیچیده مانند ضربه، انفجار،...)
• MSC Dytran (نرم‌افزار شبیه‌سازی پدیده‌های دینامیکی پیچیده مانند ضربه، انفجار،...)
• Matlab (نرم‌افزار محاسبات ریاضی و مهندسی)
• Mathcad (نرم‌افزار محاسبات ریاضی و مهندسی)
• Maple (نرم‌افزار محاسبات ریاضی و مهندسی)
• Mathematica (نرم‌افزار محاسبات ریاضی و مهندسی)
• Scilab (نرم‌افزار محاسبات ریاضی و مهندسی)
• PDMS (نرم‌افزار طراحی پلنت)
• PDS (نرم‌افزار طراحی پلنت)
• MPDS4 (نرم‌افزار طراحی پلنت)
• SmartPlant (نرم‌افزار طراحی پلنت)
• AutoPlant (نرم‌افزار طراحی پلنت)
• COADE CADWorx (نرم‌افزار طراحی پلنت)
• COADE PV Elite (نرم‌افزار طراحی مخازن تحت فشار)
• COADE TANK (نرم‌افزار طراحی مخازن ذخیره)
• COADE CAESAR II (نرم‌افزار تحلیل تنش پایپینگ)
• AutoPipe (نرم‌افزار تحلیل تنش پایپینگ)
• CaePipe (نرم‌افزار تحلیل تنش پایپینگ)
• CATT2 (نرم‌افزار جداول ترمودینامیکی)
• EES (نرم‌افزار شبیه‌سازی و تحلیل سیستم‌های ترمودینامیکی و حرارتی)
• Thermo-Calc (نرم‌افزار شبیه‌سازی و تحلیل سیستم‌های ترمودینامیکی و حرارتی)
• Thermoflow (نرم‌افزار طراحی و شبیه‌سازی نیروگاه‌های حرارتی)
• Carrier HAP (نرم‌افزار طراحی سیستم‌های تهویه مطبوع)
• Trane TRACE 700 (نرم‌افزار طراحی سیستم‌های تهویه مطبوع)
• Rhvac (نرم‌افزار طراحی سیستم‌های تهویه مطبوع)
• Chvac (نرم‌افزار طراحی سیستم‌های تهویه مطبوع)
• HeatCAD (نرم‌افزار طراحی سیستم‌های تهویه مطبوع)
• LoopCAD (نرم‌افزار طراحی سیستم‌های تهویه مطبوع)
• CADVent (نرم‌افزار طراحی سیستم‌های تهویه مطبوع)
• MagiCAD (نرم‌افزار طراحی سیستم‌های تهویه مطبوع)
• TRNSYS (نرم‌افزار تحلیل سیستم‌های انرژی)
• eQUEST (نرم‌افزار تحلیل سیستم‌های انرژی)
• Aspen EDR (نرم‌افزار طراحی مبدلهای حرارتی)
• Aspen B-Jac (نرم‌افزار طراحی مبدلهای حرارتی)
• Aspen HTFS (نرم‌افزار طراحی مبدلهای حرارتی)
• Aspen HX-Net (نرم‌افزار طراحی مبدلهای حرارتی)
• SimSci HEXTRAN (نرم‌افزار طراحی مبدلهای حرارتی)
• HTRI Xchanger Suite (نرم‌افزار طراحی مبدلهای حرارتی)
• UniSim Heat Exchangers (نرم‌افزار طراحی مبدلهای حرارتی)
• CFTurbo (نرم‌افزار طراحی توربوماشین)
• Numeca FINE/Turbo (نرم‌افزار طراحی توربوماشین)
• Concepts NREC (نرم‌افزار طراحی توربوماشین)
• ANSYS Vista TF (نرم&zwnj