آشنایی با رشته مکانیک

آسمونی : مهندسی مکانیک را شاید به توان از دیدگاه تنوع موضوعات تحت پوشش ، جامع ترین رشته مهندسی به شمار آورد. چون رشته مهندسی مکانیک در برگیرنده همه علوم و فنون است که با ، تبدیل حرکت و انجام کار ، تولید و ساخت قطعات و ماشین آلات و به کارگیری مواد گوناگون در ساخت آنها و همچنین طراحی و کنترل سیستم های مکانیکی ، حرارتی و سیالاتی مرتبط می باشد. به عبارت دیگر محاسبات فنی ، مدل سازی و شبیه سازی ، طراحی و تهیه نقشه ها ، تدوین روش ساخت، تولید و آزمایش تمامی ماشین آلات و تأسیسات موجود در دنیا، با تکیه بر توانایی های مهندسان مکانیک انجام می گیرد. مهندسی مکانیک دارای گرایش های مهم طراحی کاربردی جامدات، حرارت و سیالات ، ساخت و تولید است.

گرایش ساخت و تولید :

یک قطعه باید به چه روشی ساخته شود تا دارای تولیدی سریع و ارزان و همچنین کیفیت مناسب و وقت و کارایی مطلوب باشد؟ پاسخ به این سوال مهم بر عهده مهندسان گرایش ساخت و تولید است. گرایش ساخت و تولید به زمینه های کاربردی مهندسی مکانیک می پردازد و مهندس این گرایش در زمینه شکل دادن فلزات، طراحی و قالب ها و ساخت قطعه های گوناگون فعالیت می کند.

گرایش طراحی کاربردی :

گرایش طراحی کاربردی به بررسی انواع نیروها، حرکتها و تأثیر آنها بر اجزاء مختلف ماشین میپردازد. در واقع مهندس طراحی جامدات با توجه به نیازهای جامعه، دستگاهها و ماشین های مختلف را طراحی میکند. هر ماشین از دو قسمت متحرک و ثابت تشکیل شده است . حال بررسی این مطلب که حرکت مورد نیاز ماشین از چه راهی تأمین شده و چگونه از منبع تولید به جایگاه مورد استفاده انتقال پیدا کند و بالاخره چگونه از این حرکت استفاده گردد تا بیشترین بازدهی را داشته باشد، در حیطه وظایف مهندسی طراحی جامدات است.همچنین ابداع و پیش بینی دستگاه تنظیم ماشین آلات نیز از مسایل مطرح در این گرایش می¬باشد.
در واقع مهندس طراح جامدات باید تمامی نیروها و گشتاورهایی را که به هر عضو ماشین وارد می شود بررسی کرده و بهترین حالت قطعه مورد نظر را برای تمامی آن نیروها و گشتاورها و همچنین برای داشتن بهترین کارایی به دست آورده و کارایی مناسب آن قطعه را در زمان طولانی تضمین کند.طراحی سیستم، طراحی ماشین های تراش، فرز، چاپ و قسمت¬های تعلیق ، سیستم های انتقال قدرت و دینامیک یک خودرو ، توسط مهندسان این گرایش طراحی می شود . همچنین یک هواپیما قسمتهای مربوط به فرود ، پرواز، کنترل پرواز به نحوی مربوط به طراحی جامدات می گردد.

دکتر قرشی استاد دانشگاه صنعتی شریف نیز در معرفی این گرایش می گوید:

گرایش طراحی جامدات به طراحی ماشین آلات و اجزای آنها، ارتعاشات ماشین آلات، دینامیک آنها و کنترل سیستم ها می پردازد. گفتنی است که دو گرایش طراحی جامدات و حرارت و سیالات بسیار نزدیک به هم هستند و تنها در 20 واحد درسی با یکدیگر تفاوت دارند. بنابراین فارغ التحصیلان آنها نیز توانایی های مشترک زیادی دارند.

گرایش تبدیل انرژی :

همان طور که از نام این گرایش پیداست مهندسان مکانیک گرایش تبدیل انرژی به مسایل مربوط به حرارت و سیالات میپردازد . به عبارت دیگر در این رشته عوامل موثر بر خواص مختلف حرکت سیال بخصوص سیال داغ مطالعه شده و اثر عبور سیال بر محیط محل عبور مانند نیروهایی که در اثر عبور خود در محل ایجاد میکند و یا طولهای ناشی از اثر افزایش و یا کاهش دما در اعضای مختلف یک دستگاه ، بررسی میشود . همچنین از دروس اصلی این رشته میتوان به مکانیک سیالات اشاره کرد که نیروهای وارد بر جسم متحرک در سیال را بررسی میکند.
گرایش حرارت و سیالات به فیزیک حرارت و مکانیک سیالات میپردازد و وظیفه اش تحلیل و طراحی سیستم ها از دیدگاه حرارتی و سیالاتی است . برای مثال در طراحی یک موتور احتراق داخلی، مسائل مربوط به تبدیل حرارت و انرژی ، انتقال حرارت، حفظ موتور در حرارت مناسب و سرد نگه داشتن موتور توسط یک مهندس مکانیک حرارت و سیالات بررسی می¬شود.همچنین مسایل مربوط به تأسیسات ساختمان و راکتورها، انتقال آب ، نفت و گاز ، طراحی نیروگاههای مختلف، طراحی توربو ماشینها ( ماشینهای دوار) مثل توربین های بخار، توربین های گاز و فن گویل ها به گرایش سیالات مربوط میشود. دانشجویان این گرایش در زمینه تهویه مطبوع، دستگاههای آب و فاضلاب و گرم کننده ساختمانها و به طور کلی مباحث « تأسیساتی » مطالعه میکنند. در ضمن در این رشته مباحث مربوط به طراحی نیروگاهها، موتورهای احتراق داخلی و طراحی انواع موتورهای درون سوز اتومیبلها مطالعه میگردد.

گرایش مکاترونیک :

انجمن مکاترونیک ایران ، با توجه به کاربرد روزافزون این علم در جهان، از بهمن 1383 با اهداف زیر تشکیل شده است:

1- گسترش و ارتقای علم مکاترونیک در کشور

2- ایجاد شبکه ارتباطی میان صاحب نظران ، محققان و کارشناسان مکاترونیک

3- بهبود بخشیدن به امور آموزشی و پژوهشی در زمینه¬های مرتبط با علم مکاترونیک

مکاترونیک تفکری جدید در طراحی و تولید محصولات صنعتی با ترکیبی توامان از مهندسی مکانیک ، الکترونیک ، کامپیوتر ، سیستم های کنترل و فناوری اطلاعات است. مکاترونیک به مهندسان این توان را میدهد تا با یکپارچه سازی حوزه های تخصصی یاد شده، از اولین مراحل طراحی و تولید ، به خلق محصولاتی با کیفیت بهتر ، قابلیت اعتماد بالاتر ، هزینه کمتر و در زمان کوتاهتر بیندیشند.

گرایش مهندسی پزشکی – بیومکانیک

تقریباً در اوایل دهه 70 میلادی ، جامعه بین المللی واژه « بیومکانیک» را برای دانش مطالعه سیستمهای حیاتی از دید مکانیکی انتخاب نمود. بیومکانیک از ابراز مکانیک برای مطالعات آناتومیکی و بررسی کارکرد اندام حیاتی استفاده میکند. این علم طیف گستردهای را از مطالعه تئوری تا کاربردهای عملی میپوشاند.

مطالعه کامل مکانیک شامل دو موضوع اساسی میباشد:

استاتیک، که مطالعه اجسامی است که ، در اثر نیرویی که بر آن ها اعمال میشود، در حال سکونی یا وضعیت تعادل باقی میمانند و دینامیک ، که مطالعه اجسام متحرک است. دینامیک را به نوبه خود میتوان به زیر گروههای سینماتیک و سینتیک تقسیم بندی نمود. سینماتیک را میتوان علم حرکت نامید، زیرا این علم، در مورد روابطی بحث میکند که مابین جابجاییها، سرعتها و شتابها در حرکت انتقالی و دورانی وجود دارند. این علم با نیروهای درگیر کاری ندارد بلکه فقط به توصیف حرکت ناشی از آنها میپردازد. سینتیک در مورد اجسام متحرک و نیروهایی بحث میکند که عمل مینمایند تا ایجاد حرکت کنند. اما سوالی که ممکن است در این قسمت مطرح شود این است که وارد کردن علم مکانیک در حوزه مباحث زیستی و حیاتی چه ثمری دارد؟ و اگر علمی به نام بیومکانیک وجود نمیداشت ، چه اتفاقی رخ میداد؟

برای پاسخ به این گونه سوالات و روشن شدن ضرورت وجود دانش بیومکانیک چند مثال میزنیم:

رشد و نمو در انسان از آغاز تولید شروع میشود و به صور مختلفی در بخشهای متفاوت بدن، در تمام طول حیات ادامه مییابد. نیروهای مکانیکی میتوانند اثر عمده ای بر رشد بدن ایجاد کنند. نیروهای عمود بر بدن به آن اجازه دهند تا به یک روش نمونه رشد کند. برای مثال ساختار داخلی کلی استخوان عمدتاً با تعداد دفعات بارگذاری بر روی استخوان کنترل می-شود. حال فرض کنید در زمان رشد سریع، نیروهایی غیرطبیعی بر بدن وارد شود، این مسئله می تواند منجر به الگوهای رشد غیرعادی شود. اگر بتوانیم تعیین کنیم که یک تغییر شکل چگونه ایجاد شده یا می شود، قادر خواهیم بود تا نیروهای تغییر شکل دهنده را رفع کنیم و نیروهایی را به کار بریم که می توانند فرآیند را معکوس نموده و آن را تصحیح نمایند. درمان بسیاری از تغییر شکل های مادرزادی و غیرمادرزادی توسط ابزار آلات توانبخشی نظیر ارتزها، نمونه هایی برای فهم اصول بیومکانیکی به کار رفته در رشد و نمو می باشند.

گرایش سیستم محرکه خودرو :

سیستم محرکه خودرو عبارت است از مجموعه ای که قدرت را از موتور دریافت کرده و آن را به چرخهای محرک ارسال می کند. در این رشته دروس مربوط به این مجموعه مطالعه می شود و در تمامی رشته های مربوط به خودرو فقط صرف بر بهینه کردن مجموعه خودرو میباشد برای مثال این مجموعه شامل گیربکس و دیفرانسیل می باشد و به بررسی انواع نیروها، حرکتها و تأثیر آنها بر اجزاء مختلف ماشین میپردازد.

گرایش طراحی سیستم تعلیق ، ترمز و فرمان :

این رشته نیز همانطور که از اسمش پیداست مربوط به مجموعه خودرو می باشد. این رشته نیز برای بهینه کردن مجموعه خودرو در زمینه تعلیق و ترمز و فرمان میباشد. نحوه بهینه کردن و نیز دروس مربوط به طراحی و تحلیل این مجموعه در این گرایش مورد بررسی قرار می گیرد. در واقع در این مجموعه باید تمامی نیروها و گشتاورها و همچنین کارایی مناسب قطعه را تضمین کنند.

گرایش سازه بدنه خودرو :

این رشته نیز مربوط به بدنه خودرو میباشد و این گروه نیز طراحی و تحلیل های مربوط به بدنه خودرو را تضمین می کنند. و نیز راههایی برای بهینه کردن این مجموعه را مورد بررسی قرار میدهند.