Các lĩnh vực kỹ thuật đòi hỏi sự hiểu biết về khái niệm cốt lõi bao gồm cơ khí , động học , nhiệt động lực học , khoa học vật liệu , phân tích cấu trúc , và điện . Kỹ sư cơ khí sử dụng các nguyên tắc cốt lõi cùng với các công cụ như máy tính hỗ trợ kỹ thuật và quản lý vòng đời sản phẩm để thiết kế và phân tích các nhà máy sản xuất , thiết bị công nghiệp, máy móc, sưởi ấm và hệ thống làm mát , giao thông vận tải hệ thống, máy bay , tàu thuyền , robot , thiết bị y tế , vũ khí , và những người khác.
Kỹ thuật cơ khí nổi lên như một lĩnh vực trong cuộc cách mạng công nghiệp ở châu Âu trong thế kỷ 18, tuy nhiên, sự phát triển của nó có nguồn gốc từ hàng ngàn năm trên thế giới. Khoa học kỹ thuật cơ khí nổi lên trong thế kỷ 19 là kết quả của sự phát triển trong lĩnh vực vật lý . Lĩnh vực đã liên tục phát triển để kết hợp những tiến bộ trong công nghệ, và kỹ sư cơ khí hôm nay đang theo đuổi phát triển trong các lĩnh vực như vật liệu tổng hợp , cơ điện tử , và công nghệ nano . Chồng chéo cơ khí với kỹ thuật hàng không , kỹ thuật luyện kim , kỹ thuật dân dụng , kỹ thuật điện , kỹ thuật dầu khí , kỹ thuật sản xuất , kỹ thuật hóa học , và các ngành kỹ thuật khác để thay đổi số tiền. Kỹ sư cơ khí cũng có thể làm việc trong lĩnh vực kỹ thuật y sinh học , đặc biệt với cơ chế sinh học , hiện tượng vận chuyển , biomechatronics , bionanotechnology và mô hình hóa các hệ thống sinh học, như cơ khí mô mềm.
Các ứng dụng của kỹ thuật cơ khí được tìm thấy trong các hồ sơ của nhiều xã hội cổ đại và trung cổ trên khắp thế giới. Trong Hy Lạp cổ đại , các tác phẩm của Archimedes (287 BC-212 BC) ảnh hưởng sâu sắc cơ trong truyền thống phương Tây và Heron của Alexandria (c. 10-70 AD) tạo ra động cơ hơi nước đầu tiên. [ 2 ] Trong Trung Quốc , Zhang Heng (78 -139 AD) được cải thiện một đồng hồ nước và phát minh ra địa chấn , và Ma Jun (200-265 AD) phát minh ra một chiếc xe với khác biệt giữa các bánh răng. Các horologist Trung Quốc thời trung cổ và kỹ sư Su Sông (1020-1101 AD) được thành lập một escapement cơ chế của mình vào thiên văn tháp đồng hồ hai thế kỷ trước khi bất kỳ escapement có thể được tìm thấy trong đồng hồ của thời trung cổ châu Âu, cũng như sức mạnh truyền tải vô tận đầu tiên được biết đến trên thế giới ổ đĩa xích . [ 3 ]
Trong những năm từ 7 đến thế kỷ 15, thời kỳ được gọi là Hồi giáo Golden Age , đã có đóng góp đáng kể từ các nhà phát minh Hồi giáo trong lĩnh vực công nghệ cơ khí. Al-Jazari , một trong số họ, đã viết nổi tiếng của ông Sách Kiến thức khéo léo Cơ thiết bị vào năm 1206, và trình bày nhiều thiết kế cơ khí. Ông cũng được coi là người phát minh ra thiết bị cơ khí như vậy mà bây giờ hình thành rất cơ bản của cơ chế, chẳng hạn như trục khuỷu và trục cam . [ 4 ]
Bước đột phá quan trọng trong các cơ sở cơ khí xảy ra ở Anh trong thế kỷ 17 khi Sir Isaac Newton cả hai xây dựng ba luật Newton về chuyển động và phát triển tích , cơ sở toán học của vật lý. Newton đã không muốn công bố phương pháp và pháp luật của mình trong nhiều năm, nhưng cuối cùng anh đã thuyết phục để làm như vậy bởi các đồng nghiệp của mình, chẳng hạn như Sir Edmund Halley , nhiều đến lợi ích của tất cả nhân loại.
Trong những năm đầu thế kỷ 19 ở Anh , Đức và Scotland , sự phát triển của máy công cụ dẫn kỹ thuật cơ khí phát triển như một lĩnh vực riêng biệt trong kỹ thuật, cung cấp máy sản xuất và các công cụ quyền lực cho họ. [ 5 ] Các xã hội chuyên nghiệp Anh đầu tiên của kỹ sư cơ khí được thành lập vào năm 1847 Viện Kỹ sư cơ khí , ba mươi năm sau khi các kỹ sư dân sự được thành lập đầu tiên như vậy xã hội chuyên nghiệp Viện kỹ sư xây dựng . [ 6 ] Trên lục địa châu Âu, Johann Von Zimmermann (1820-1901) thành lập nhà máy đầu tiên cho máy mài trong Chemnitz , Đức năm 1848.
Ở Mỹ , các Hiệp hội kỹ sư cơ khí (ASME) được thành lập vào năm 1880, trở thành người thứ ba như vậy xã hội kỹ thuật chuyên nghiệp, sau khi Hiệp hội các kỹ sư xây dựng (1852) và Mỹ Viện Mỏ Kỹ sư (1871). [ 7 ] Các trường học đầu tiên tại Hoa Kỳ để cung cấp một nền giáo dục kỹ thuật là Hoa Kỳ Học viện Quân sự năm 1817, một tổ chức bây giờ được gọi là Norwich đại học vào năm 1819, và Viện Bách khoa Rensselaer năm 1825. Giáo dục trong ngành cơ khí có lịch sử được dựa trên một nền tảng vững chắc về toán học và khoa học. [ 8 ]
Bằng kỹ sư cơ khí được cung cấp tại các trường đại học trên toàn thế giới. Ở Brazil, Ai-len, Philippines, Pakistan, Trung Quốc, Hy Lạp, Thổ Nhĩ Kỳ, Bắc Mỹ, Nam Á, Ấn Độ, Cộng hòa Dominica và Vương quốc Anh, chương trình cơ khí thường mất 4-5 năm nghiên cứu và kết quả trong một Cử nhân Kỹ thuật (B . Anh), Cử nhân Khoa học (B.Sc), Cử nhân Khoa học Kỹ thuật (B.ScEng), Cử nhân Công nghệ (B. Tech), hoặc Cử nhân Khoa học ứng dụng trình độ (BASc), hoặc với sự nhấn mạnh về kỹ thuật cơ khí. Tại Tây Ban Nha, Bồ Đào Nha và hầu hết Nam Mỹ, nơi mà các chương trình Cử nhân không cũng không BTech đã được thông qua, tên chính thức cho các mức độ là "Kỹ sư cơ khí", và công việc khóa học được dựa trên năm hoặc sáu năm đào tạo. Ý trong công việc tất nhiên là dựa trên năm năm đào tạo, nhưng để đủ điều kiện là một kỹ sư, bạn phải vượt qua một kỳ thi quốc gia vào cuối khóa học. Ở Hy Lạp, các môn học được dựa trên một chương trình giảng dạy năm năm và các yêu cầu của một "Văn bằng" Luận văn, mà sau khi hoàn thành một 'Văn bằng' được trao giải thưởng hơn là một cử nhân khoa học
Tại Úc, bằng kỹ thuật cơ khí được trao tặng là Cử nhân Kỹ thuật (cơ khí) hoặc danh mục tương tự [ 9 ] mặc dù có một số lượng ngày càng tăng của chuyên ngành. Mức độ mất bốn năm học toàn thời gian để đạt được. Để đảm bảo chất lượng ở các mức độ kỹ thuật, kỹ sư Úc độ kỹ thuật kiểm định được cấp bởi các trường đại học Úc phù hợp với toàn cầu Accord Washington . Trước khi mức độ có thể được trao tặng, học sinh phải hoàn thành ít nhất 3 tháng kinh nghiệm làm việc trên các công việc trong một công ty kỹ thuật. Hệ thống tương tự cũng có mặt ở Nam Phi và được giám sát bởi Hội đồng Kỹ thuật của Nam Phi (Bờ Đông Nam Mỹ).
Tại Hoa Kỳ, chương trình cơ khí đại học hầu hết được công nhận bởi Hội đồng Kiểm định Kỹ thuật và Công nghệ (ABET) để đảm bảo yêu cầu khóa học tương tự và tiêu chuẩn giữa các trường đại học. Các trang web liệt kê ABET 276 chương trình cơ khí được công nhận như của ngày 19 Tháng Sáu năm 2006. [ 10 ] chương trình cơ khí ở Canada được công nhận bởi các kỹ thuật Canada công nhận Ban (CEAB), [ 11 ] và hầu hết các nước khác cung cấp độ kỹ thuật có xã hội công nhận tương tự .
Một số kỹ sư cơ khí đi vào để lấy bằng sau đại học như Thạc sĩ Kỹ thuật , Thạc sĩ Công nghệ , Thạc sĩ Khoa học , Thạc sĩ Quản lý Kỹ thuật (MEng.Mgt hoặc MEM), một Tiến sĩ Triết học trong kỹ thuật (EngD, Tiến sĩ) hoặc một trình độ kỹ sư . Các thạc sĩ và tiến kỹ sư có thể hoặc không có thể bao gồm nghiên cứu . Các Tiến sĩ Triết học bao gồm một thành phần nghiên cứu quan trọng và thường được xem như điểm mấu chốt để các học viện . [ 12 ] mức độ của kỹ sư tồn tại ở một vài tổ chức ở mức trung gian giữa bằng thạc sĩ và tiến sĩ.
Khóa học [ sửa ]
Tiêu chuẩn của xã hội công nhận của mỗi quốc gia nhằm mục đích cung cấp thống nhất trong các tài liệu môn học cơ bản, thúc đẩy thẩm quyền giữa các kỹ sư tốt nghiệp, và để duy trì sự tự tin trong các ngành nghề kỹ thuật như một toàn thể. Chương trình kỹ thuật ở Mỹ, ví dụ, được yêu cầu của ABET để cho thấy rằng học sinh của mình có thể "làm việc chuyên nghiệp trong hệ thống cả hai khu vực nhiệt và cơ." [ 13 ] Các khóa học cụ thể cần thiết để tốt nghiệp, tuy nhiên, có thể khác với chương trình để chương trình. Các trường Đại học và Viện công nghệ thường sẽ kết hợp nhiều đối tượng vào một lớp duy nhất hoặc chia tách một chủ đề thành nhiều lớp, tùy thuộc vào các giảng viên có sẵn và khu vực chính của trường đại học (s) của nghiên cứu.
Các đối tượng cơ bản của kỹ thuật cơ khí thường bao gồm:
Toán học (đặc biệt là tính toán , phương trình vi phân , và đại số tuyến tính )
Khoa học vật lý cơ bản (bao gồm cả vật lý và hóa học)
Tĩnh và động
Sức bền vật liệu và cơ khí vững chắc
Kỹ thuật vật liệu , Composites
Nhiệt động lực học , truyền nhiệt , chuyển đổi năng lượng và HVAC
Nhiên liệu , đốt trong , động cơ đốt trong
Cơ học chất lỏng (bao gồm cả tĩnh học chất lỏng và động lực học chất lỏng )
Cơ chế và máy thiết kế (bao gồm cả chuyển động và động lực )
Thiết bị đo đạc và đo lường
Kỹ thuật sản xuất , công nghệ và quy trình
Rung động , kiểm soát lý thuyết và kỹ thuật điều khiển
Thủy lực và khí nén
Cơ điện tử , và robot
Thiết kế kỹ thuật và thiết kế sản phẩm
Soạn thảo , thiết kế máy tính hỗ trợ (CAD) và máy tính hỗ trợ sản xuất (CAM) [ 14 ] [ 15 ]
Kỹ sư cơ khí cũng được dự kiến sẽ hiểu và có thể áp dụng các khái niệm cơ bản của hóa học, vật lý, kỹ thuật hóa học , xây dựng dân dụng và kỹ thuật điện . Tất cả các chương trình cơ khí bao gồm nhiều học kỳ của lớp học toán học trong đó có tính toán , và khái niệm toán học tiên tiến bao gồm phương trình vi phân , phương trình vi phân , đại số tuyến tính , đại số trừu tượng , và hình học vi phân , trong số những người khác.
Ngoài các chương trình đào tạo kỹ thuật cơ khí cốt lõi, nhiều chương trình cơ khí cung cấp các chương trình chuyên biệt hơn và các lớp học, chẳng hạn như hệ thống điều khiển , robot , giao thông vận tải và hậu cần , chất làm lạnh , nhiên liệu công nghệ, kỹ thuật ô tô , cơ chế sinh học , độ rung , quang học và những người khác, nếu một riêng biệt bộ phận không tồn tại cho các đối tượng này. [ 16 ]
Chương trình kỹ thuật nhất cơ khí cũng đòi hỏi phải thay đổi số tiền của dự án nghiên cứu hay cộng đồng để đạt được kinh nghiệm thực tế giải quyết vấn đề. Tại Hoa Kỳ nó được phổ biến cho sinh viên kỹ thuật cơ khí để hoàn thành một hoặc nhiều tập trong khi nghiên cứu, mặc dù không thường bắt buộc của các trường đại học. giáo dục hợp tác xã là một tùy chọn. Kỹ năng làm việc trong tương lai [ 17 ] nghiên cứu đặt nhu cầu về thành phần nghiên cứu sáng tạo và đổi mới nguồn cấp dữ liệu của sinh viên. [ 18 ]
Giấy phép [ sửa ]
Các kỹ sư có thể tìm kiếm giấy phép bởi một nhà nước của chính phủ, tỉnh, hoặc quốc gia. Mục đích của quá trình này là để đảm bảo rằng các kỹ sư có kiến thức cần thiết về kỹ thuật, kinh nghiệm thực tế và kiến thức về hệ thống pháp luật địa phương để thực hành kỹ thuật ở mức độ chuyên nghiệp. Sau khi được chứng nhận, các kỹ sư được trao danh hiệu kỹ sư chuyên nghiệp (tại Hoa Kỳ, Canada, Nhật Bản, Hàn Quốc, Bangladesh và Nam Phi), Kỹ sư điều lệ (ở Vương quốc Anh, Ireland, Ấn Độ và Zimbabwe), kỹ sư chuyên nghiệp Chartered ( ở Úc và New Zealand) hoặc kỹ sư châu Âu (nhiều của Liên minh châu Âu) Kỹ sư đăng ký hoặc kỹ sư chuyên nghiệp trong Philippines và Pakistan . Kỹ sư điều lệ và kỹ sư châu Âu không phải là giấy phép để thực hành -. Họ là trình độ [ cần dẫn nguồn ]
Tại Mỹ, để trở thành một kỹ sư chuyên nghiệp được cấp phép, một kỹ sư phải vượt qua FE toàn diện (nguyên tắc cơ bản của kỹ thuật) kỳ thi, làm việc một số lượng nhất định của năm như là một tập Kỹ thuật (EI) hoặc Kỹ sư-trong-Đào tạo (TNDN) , và cuối cùng vượt qua "Nguyên tắc và thực hành" hoặc PE (hành nghề kỹ sư hoặc kỹ sư chuyên nghiệp) kỳ thi.
Tại Hoa Kỳ, các yêu cầu và các bước của quá trình này được đặt ra bởi Hội đồng Quốc gia giám khảo về kỹ thuật và Khảo sát (NCEES), một sáng tác của kỹ thuật và khảo sát ban cấp phép đại diện cho tất cả các nước và vùng lãnh thổ Hoa Kỳ đất. Tại Anh, sinh viên tốt nghiệp hiện nay đòi hỏi một Beng cộng với một bằng thạc sĩ phù hợp hoặc tích hợp Meng độ, tối thiểu là 4 năm sau đại học về sự phát triển năng lực công việc, và một peer báo cáo dự án xem xét trong khu vực đặc biệt các ứng cử viên để trở thành điều lệ thông qua các tổ chức kỹ sư cơ khí .
Ở các nước hiện đại nhất, nhiệm vụ kỹ thuật nhất định, chẳng hạn như thiết kế của cầu, các nhà máy điện và nhà máy hóa chất, phải được sự chấp thuận của một kỹ sư chuyên nghiệp hay một kỹ sư điều lệ . "Chỉ có một kỹ sư được cấp phép, ví dụ, có thể chuẩn bị, ký tên, đóng dấu và nộp kế hoạch kỹ thuật và bản vẽ để một cơ quan công quyền phê duyệt hoặc để đóng dấu công việc kỹ thuật cho các khách hàng công cộng và tư nhân." [ 19 ] Yêu cầu này có thể được viết vào trạng thái và pháp lý của tỉnh, chẳng hạn như trong các tỉnh của Canada, ví dụ Luật sư Ontario hay Quebec. [ 20 ]
Ở các nước khác, chẳng hạn như Úc, không có quy định như vậy tồn tại, tuy nhiên, thực tế tất cả các chứng chỉ duy trì một quy tắc đạo đức độc lập của pháp luật mà họ cho rằng tất cả các thành viên chấp hành hoặc có nguy cơ bị đuổi học. [ 21 ]
Thông tin thêm: FE thi , kỹ sư chuyên nghiệp , Kỹ sư Incorporated , và Washington Accord
Trường đại học và tổ chức [ sửa ]
Nhiều hội đồng kỹ thuật, trường đại học, và các tổ chức chuyên nghiệp cung cấp các khóa học cơ khí ở Ấn Độ cho việc học tập thường xuyên và khoảng cách. Từ năm 2001, giáo dục kỹ thuật đã đạt được tiến bộ trong Ấn Độ, do đó chính phủ Ấn Độ đã mở nhiều trường đại học và các tổ chức chuyên nghiệp để thực hiện các yêu cầu cho khu vực tư nhân và công cộng. Ấn Độ tổ chức kỹ sư (IIE) tại Delhi, Viện Kỹ sư Điện (IEE) ở Delhi, Viện Kỹ sư cơ khí (IME) ở Mumbai, và Viện Kỹ sư xây dựng (ICE) trong Punjab là các tổ chức chuyên nghiệp lan rộng giáo dục kỹ thuật toàn cầu. [ trích dẫn cần thiết ]
Tiền lương, thống kê lực lượng lao động [ sửa ]
Tổng số kỹ sư làm việc tại Mỹ trong năm 2009 là khoảng 1,6 triệu USD. Trong số này, 239.000 là kỹ sư cơ khí (14,9%), kỷ luật lớn thứ hai của kích thước sau dân sự (278.000). Tổng số các công việc kỹ thuật cơ khí trong năm 2009 được dự báo sẽ tăng trưởng 6% trong thập kỷ tới, với mức lương khởi điểm trung bình là $ 58,800 với bằng cử nhân. [ 22 ] Thu nhập trung bình hàng năm của các kỹ sư cơ khí trong lực lượng lao động Mỹ là khoảng 74.900 $. Con số này là cao nhất khi làm việc cho chính phủ ($ 86,250), và thấp nhất trong giáo dục ($ 63,050). [ 23 ]
Trong năm 2007, các kỹ sư người Canada đã thực hiện một trung bình của CAD 29,83 $ một giờ với 4% thất nghiệp. Mức trung bình cho tất cả các ngành nghề là 18,07 $ một giờ với 7% thất nghiệp. Mười hai phần trăm của các kỹ sư đã tự làm chủ, và từ năm 1997 tỷ trọng của các kỹ sư nữ đã tăng lên 6%. [ cần dẫn nguồn ]
Công cụ hiện đại [ sửa ]
Một cái nhìn nghiêng của trục khủyu inline bốn xi-lanh với piston
Nhiều công ty kỹ thuật cơ khí, đặc biệt là ở các nước công nghiệp, đã bắt đầu kết hợp kỹ thuật máy tính hỗ trợ các chương trình (CAE) vào thiết kế và phân tích các quá trình hiện tại của họ, bao gồm cả 2D và 3D rắn mô hình thiết kế máy tính hỗ trợ (CAD). Phương pháp này có nhiều lợi ích, trong đó có dễ dàng hơn và đầy đủ hơn trực quan của sản phẩm, khả năng tạo ra hội đồng ảo của các bộ phận, và dễ dàng sử dụng trong thiết kế giao diện giao phối và dung sai.
Chương trình CAE khác thường được sử dụng bởi các kỹ sư cơ khí bao gồm vòng đời sản phẩm quản lý công cụ (PLM) và các công cụ phân tích được sử dụng để thực hiện các mô phỏng phức tạp. Công cụ phân tích có thể được sử dụng để dự đoán phản ứng sản phẩm để tải dự kiến, bao gồm cả cuộc sống mệt mỏi và sản xuất được. Những công cụ này bao gồm phân tích phần tử hữu hạn (FEA), động lực học chất lỏng (CFD), và sản xuất máy tính hỗ trợ (CAM).
Sử dụng các chương trình CAE, một đội ngũ thiết kế cơ khí có thể nhanh chóng và rẻ lặp quá trình thiết kế để phát triển một sản phẩm tốt hơn đáp ứng chi phí, hiệu suất, và những hạn chế khác. Không có nguyên mẫu vật lý cần được tạo ra cho đến khi thiết kế sắp hoàn tất, cho phép hàng trăm hoặc hàng ngàn mẫu thiết kế được đánh giá, thay vì một số tương đối. Ngoài ra, chương trình phân tích CAE có thể mô hình hiện tượng vật lý phức tạp, không thể được giải quyết bằng tay, chẳng hạn như đàn nhớt, liên hệ phức tạp giữa các bộ phận giao phối, hoặc dòng chảy không Newton .
Như cơ khí bắt đầu kết hợp với các ngành khác, như đã thấy trong cơ điện tử , tối ưu hóa thiết kế đa ngành (MDO) đang được sử dụng với các chương trình CAE khác để tự động hóa và cải thiện quá trình thiết kế lặp đi lặp lại. MDO công cụ bọc xung quanh quá trình CAE hiện có, cho phép đánh giá sản phẩm tiếp tục ngay cả sau khi các nhà phân tích về nhà trong ngày. Họ cũng sử dụng các thuật toán tối ưu hóa tinh vi để khám phá thông minh hơn thiết kế có thể, thường xuyên tìm kiếm tốt hơn, giải pháp sáng tạo cho vấn đề thiết kế đa ngành khó khăn.
Tiểu ngành [ sửa ]
Lĩnh vực cơ khí chế tạo có thể được coi như một bộ sưu tập của nhiều ngành khoa học kỹ thuật cơ khí. Một số các tiểu ngành mà thường được dạy ở cấp đại học được liệt kê dưới đây, với một lời giải thích ngắn gọn và các ứng dụng phổ biến nhất của mỗi người. Một số các tiểu ngành là duy nhất cho ngành cơ khí, trong khi những người khác là một sự kết hợp của kỹ thuật cơ khí và một hoặc nhiều lĩnh vực khác. Hầu hết các công việc mà một kỹ sư cơ khí không sử dụng các kỹ năng và kỹ thuật từ một số các tiểu ngành, cũng như các tiểu ngành chuyên môn. Tiểu ngành chuyên môn, như được sử dụng trong bài viết này, có nhiều khả năng là đối tượng của nghiên cứu sau đại học hoặc đào tạo trên trong công việc hơn so với nghiên cứu đại học. Một số tiểu ngành chuyên môn được thảo luận trong phần này.
Cơ [ sửa ]
Vòng tròn Mohr , một công cụ phổ biến để nghiên cứu nhấn mạnh trong một yếu tố cơ khí
Bài chi tiết: Cơ khí
Cơ khí, trong ý nghĩa chung nhất, nghiên cứu về lực lượng và ảnh hưởng của họ trên vấn đề . Thông thường, cơ khí kỹ thuật được sử dụng để phân tích và dự báo khả năng tăng tốc và biến dạng (cả đàn hồi và nhựa ) của các đối tượng thuộc lực lượng nổi tiếng (còn gọi là tải) hoặc nhấn mạnh . Tiểu ngành cơ khí bao gồm
Tĩnh , nghiên cứu của các cơ quan không chuyển động theo tải trọng được biết đến, các lực lượng ảnh hưởng đến cách cơ thể tĩnh
Động lực (hoặc động học), các nghiên cứu về cách các lực lượng ảnh hưởng đến cơ quan di chuyển
Cơ học của vật liệu , nghiên cứu về cách thức khác nhau vật liệu biến dạng dưới nhiều loại hình căng thẳng
Cơ học chất lỏng , nghiên cứu về cách thức chất lỏng phản ứng với lực lượng [ 24 ]
Động học , nghiên cứu về sự chuyển động của cơ quan (đối tượng) và hệ thống (nhóm đối tượng), trong khi bỏ qua các lực lượng gây ra các chuyển động. Chuyển động thường được sử dụng trong việc thiết kế và phân tích của cơ chế .
Cơ học liên tục , một phương pháp áp dụng cơ chế đó giả định rằng các đối tượng được liên tục (chứ không phải là rời rạc )
Kỹ sư cơ khí thường sử dụng cơ học trong việc thiết kế, phân tích các giai đoạn của kỹ thuật. Nếu các dự án kỹ thuật là thiết kế của một chiếc xe, tĩnh có thể được sử dụng để thiết kế khung của chiếc xe, để đánh giá nơi những căng thẳng sẽ khốc liệt nhất. Động lực có thể được sử dụng khi thiết kế động cơ của xe, để đánh giá các lực lượng trong các piston và webcam như các chu kỳ động cơ. Cơ học của vật liệu có thể được sử dụng để lựa chọn vật liệu phù hợp với khung và động cơ. Cơ học chất lỏng có thể được sử dụng để thiết kế một hệ thống thông gió cho chiếc xe (xem HVAC ), hoặc để thiết kế các lượng hệ thống động cơ.
Cơ điện tử và robot [ sửa ]
Đào tạo FMS với học Robot SCORBOT-ER 4u , bàn làm việc CNC Mill và Máy tiện CNC
Bài chi tiết: Cơ điện tử và Robotics
Cơ điện tử là một chi nhánh liên ngành của cơ khí, kỹ thuật điện và công nghệ phần mềm là có liên quan với việc tích hợp kỹ thuật điện và cơ khí để tạo ra hệ thống hybrid. Bằng cách này, máy có thể được tự động thông qua việc sử dụng các động cơ điện , servo-cơ chế và hệ thống điện khác kết hợp với phần mềm đặc biệt. Một ví dụ phổ biến của một hệ thống cơ điện tử là một ổ đĩa CD-ROM. Hệ thống cơ khí đóng mở ổ đĩa, quay CD và di chuyển laser, trong khi một hệ thống quang học đọc dữ liệu trên đĩa CD và chuyển đổi nó để bit . Phần mềm tích hợp kiểm soát hành trình và truyền đạt các nội dung của đĩa CD vào máy tính.
Robotics là việc áp dụng cơ điện tử tạo ra các robot, thường được sử dụng trong ngành công nghiệp để thực hiện nhiệm vụ nguy hiểm, khó chịu, hoặc lặp đi lặp lại. Những robot có thể của bất kỳ hình dạng và kích thước, nhưng tất cả đều được lập trình trước và tương tác vật lý với thế giới. Để tạo ra một robot, một kỹ sư thường sử dụng chuyển động (để xác định phạm vi của robot chuyển động) và cơ học (để xác định ứng suất trong các robot).
Robot được sử dụng rộng rãi trong kỹ thuật công nghiệp . Chúng cho phép các doanh nghiệp để tiết kiệm tiền về lao động, thực hiện nhiệm vụ đó hoặc là quá nguy hiểm hoặc quá chính xác cho con người để thực hiện chúng về kinh tế, và để đảm bảo chất lượng tốt hơn. Nhiều công ty sử dụng dây chuyền lắp ráp robot, đặc biệt là trong ngành công nghiệp ô tô và một số nhà máy là như vậy robotized rằng họ có thể chạy tự . Bên ngoài nhà máy, robot đã được sử dụng trong xử lý bom, thăm dò không gian , và nhiều lĩnh vực khác. Robot cũng được bán cho các ứng dụng dân cư khác nhau, từ giải trí cho các ứng dụng trong nước.
Phân tích cấu trúc [ sửa ]
Bài chi tiết: Phân tích kết cấu và phân tích thất bại
Phân tích cấu trúc là một nhánh của kỹ thuật cơ khí (và cũng có thể xây dựng dân dụng) dành cho việc kiểm tra lý do tại sao và làm thế nào đối tượng thất bại và để sửa chữa các đối tượng và hoạt động của họ. Thất bại cấu trúc xảy ra trong hai chế độ chung:. Suy tĩnh, và thất bại mệt mỏi khi cấu trúc tĩnh xảy ra khi, sau khi được nạp (có hiệu lực áp dụng) các đối tượng được phân tích hoặc phá vỡ hoặc bị biến dạng dẻo , tùy thuộc vào tiêu chí cho sự thất bại. không mệt mỏi xảy ra khi một đối tượng thất bại sau khi một số lặp đi lặp lại bốc xếp chu kỳ. Không mệt mỏi xảy ra vì sự không hoàn hảo trong các đối tượng: một vết nứt nhỏ trên bề mặt của đối tượng, ví dụ, sẽ tăng trưởng nhẹ với mỗi chu kỳ (tuyên truyền) cho đến khi các vết nứt là đủ lớn để gây ra thất bại cuối cùng .
Thất bại là không chỉ đơn giản là định nghĩa là khi một phần vi phạm, tuy nhiên, nó được định nghĩa là khi một phần không hoạt động như dự định. Một số hệ thống, chẳng hạn như các phần đầu đục của một số túi nhựa, được thiết kế để phá vỡ. Nếu các hệ thống này không phá vỡ, phân tích thất bại có thể được sử dụng để xác định nguyên nhân.
Phân tích cấu trúc thường được sử dụng bởi các kỹ sư cơ khí sau khi một thất bại đã xảy ra, hoặc khi thiết kế để ngăn chặn thất bại. Các kỹ sư thường sử dụng các tài liệu trực tuyến và sách như đã được công bố bởi ASM [ 25 ] để hỗ trợ họ trong việc xác định loại thất bại và có thể nguyên nhân.
Phân tích cấu trúc có thể được sử dụng trong văn phòng khi thiết kế các bộ phận, trong các lĩnh vực để phân tích các phần thất bại, hoặc trong phòng thí nghiệm nơi các bộ phận có thể trải qua các bài kiểm tra không được kiểm soát.
Nhiệt động lực học và nhiệt khoa học [ sửa ]
Bài chi tiết: Nhiệt động lực học
Nhiệt động lực học là một khoa học ứng dụng được sử dụng trong một số ngành kỹ thuật, bao gồm cơ khí và kỹ thuật hóa học . Tại đơn giản nhất, nhiệt động lực học là nghiên cứu về năng lượng, sử dụng và chuyển đổi thông qua một hệ thống . Thông thường, nhiệt động lực học kỹ thuật là có liên quan với sự thay đổi năng lượng từ dạng này sang dạng khác. Ví dụ, động cơ ô tô chuyển đổi năng lượng hóa học ( entanpy ) từ các nhiên liệu thành nhiệt, và sau đó vào công việc cơ khí mà cuối cùng quay bánh xe.
Nguyên tắc nhiệt động lực học được sử dụng bởi các kỹ sư cơ khí trong các lĩnh vực truyền nhiệt , thermofluids , và chuyển đổi năng lượng . Kỹ sư cơ khí sử dụng nhiệt khoa học để thiết kế động cơ và các nhà máy điện , hệ thống sưởi, thông gió và điều hòa không khí (HVAC), trao đổi nhiệt , bộ tản nhiệt , tản nhiệt , lạnh , vật liệu cách nhiệt , và những người khác.
Thiết kế và soạn thảo [ sửa ]
Một mô hình CAD của một con dấu đôi cơ khí
Bài chi tiết: bản vẽ kỹ thuật và CNC
Soạn thảo hoặc bản vẽ kỹ thuật là phương tiện mà các kỹ sư cơ khí thiết kế sản phẩm và tạo ra các hướng dẫn để sản xuất các bộ phận. Bản vẽ kỹ thuật có thể là một mô hình máy tính hoặc vẽ tay sơ đồ hiển thị tất cả các kích thước cần thiết để sản xuất một phần, cũng như ghi chú lắp ráp, một danh sách các tài liệu cần thiết, và các thông tin cần thiết khác. Một kỹ sư cơ khí Mỹ hoặc công nhân lành nghề đã tạo ra các bản vẽ kỹ thuật có thể được gọi là một dự thảo hoặc vẽ đồ án. Soạn thảo có lịch sử là một quá trình hai chiều, nhưng thiết kế máy tính hỗ trợ các chương trình (CAD) bây giờ cho phép các nhà thiết kế để tạo ra ba chiều.
Hướng dẫn để sản xuất một phần phải được cho ăn các loại máy móc cần thiết, hoặc bằng tay, thông qua hướng dẫn lập trình, hoặc thông qua việc sử dụng một sản xuất máy tính hỗ trợ (CAM) hoặc kết hợp chương trình CAD / CAM. Tùy chọn, một kỹ sư cũng có thể tự sản xuất một phần bằng cách sử dụng bản vẽ kỹ thuật, nhưng điều này đang trở thành càng ngày càng hiếm, với sự ra đời của máy tính điều khiển số (CNC) sản xuất. Kỹ sư chủ yếu là thủ công sản xuất các bộ phận trong các lĩnh vực áp dụng sơn phun , kết thúc, và các quá trình khác mà không thể về kinh tế hoặc thực tế được thực hiện bởi một máy tính.
Soạn thảo được sử dụng trong hầu hết các subdiscipline của kỹ thuật cơ khí, và nhiều chi nhánh khác của kỹ thuật và kiến trúc. Mô hình ba chiều tạo sử dụng phần mềm CAD cũng thường được sử dụng trong phân tích phần tử hữu hạn (FEA) và động lực học chất lỏng (CFD).
Biên giới nghiên cứu [ sửa ]
Kỹ sư cơ khí liên tục đẩy ranh giới của những gì là thể chất có thể để sản xuất máy an toàn hơn, rẻ hơn, và hiệu quả hơn và hệ thống cơ khí. Một số công nghệ ở rìa cắt của ngành cơ khí được liệt kê dưới đây (xem thêm kỹ thuật thăm dò ).
Hệ thống cơ điện cực nhỏ (MEMS) [ sửa ]
Micron quy mô thành phần cơ khí như lò xo, bánh răng, thể lỏng và các thiết bị truyền nhiệt được chế tạo từ nhiều loại vật liệu chất nền là silicon, thủy tinh và các polyme như SU8. Ví dụ về các thành phần MEMS là gia tốc được sử dụng như túi khí xe cảm biến, điện thoại di động hiện đại, con quay hồi chuyển cho vị trí chính xác và các thiết bị vi lỏng được sử dụng trong các ứng dụng y sinh.
Ma sát khuấy hàn (gái mại dâm) [ sửa ]
Bài chi tiết: ma sát khuấy hàn
Ma sát khuấy động hàn, một loại mới của hàn , được phát hiện vào năm 1991 bởi Viện hàn (TWI). Trạng thái ổn định sáng tạo (không hợp) kỹ thuật hàn nối các tài liệu trước đây chưa hàn, bao gồm một số nhôm hợp kim . Nó đóng một vai trò quan trọng trong việc xây dựng tương lai của máy bay, có khả năng thay thế đinh tán. Mục đích sử dụng hiện tại của công nghệ này cho đến nay bao gồm hàn các đường nối của nhôm chính Tàu con thoi xe tăng bên ngoài, Orion Crew bài kiểm tra xe, máy bay Boeing Delta II và Delta IV cần dùng Launch Phương tiện đi lại và SpaceX Falcon 1 tên lửa, áo giáp mạ cho các tàu tấn công đổ bộ, và hàn cánh và tấm thân của Eclipse mới 500 máy bay từ Eclipse Aviation trong bể bơi ngày càng phát triển sử dụng. [ 26 ] [ 27 ] [ 28 ]
Vật liệu tổng hợp [ sửa ]
Vải tổng hợp bao gồm các sợi carbon dệt
Bài chi tiết: chất liệu composite
Vật liệu tổng hợp hoặc vật liệu composite là một sự kết hợp của các vật liệu cung cấp đặc tính vật lý khác nhau hơn so với các tài liệu riêng biệt. Nghiên cứu vật liệu composite trong cơ khí thường tập trung vào thiết kế (và, sau đó, việc tìm kiếm các ứng dụng cho) dụng cụ mạnh hơn và cứng hơn trong khi cố gắng để giảm cân, dễ bị ăn mòn, và các yếu tố không mong muốn khác. Sợi carbon composite cốt thép, ví dụ, đã được sử dụng trong các ứng dụng đa dạng như tàu vũ trụ và cần câu.
Cơ điện tử [ sửa ]
Bài chi tiết: Cơ điện tử
Cơ điện tử là sự kết hợp hiệp đồng của kỹ thuật cơ khí, Kỹ thuật điện tử , và công nghệ phần mềm. Mục đích của lĩnh vực này kỹ thuật liên ngành là nghiên cứu về tự động hóa từ góc độ kỹ thuật và phục vụ các mục đích của việc kiểm soát hệ thống hybrid tiên tiến.
Công nghệ nano [ sửa ]
Bài chi tiết: Công nghệ nano
Ở quy mô nhỏ, cơ khí trở thành công nghệ nano-một mục tiêu đầu cơ trong số đó là để tạo ra một lắp ráp phân tử để xây dựng các phân tử và vật liệu qua mechanosynthesis . Cho bây giờ mục tiêu đó vẫn nằm trong kỹ thuật thăm dò . Lĩnh vực hiện nay nghiên cứu kỹ thuật cơ khí trong công nghệ nano bao gồm nanofilters, [ 29 ] nanofilms, [ 30 ] và các cấu trúc nano, [ 31 ] trong số những người khác.
Phân tích phần tử hữu hạn [ sửa ]
Bài chi tiết: phân tích phần tử hữu hạn
Lĩnh vực này không phải là mới, làm cơ sở phân tích phần tử hữu hạn (FEA) và phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) ngày trở lại vào năm 1941. Nhưng sự tiến hóa của máy tính đã khiến FEA / FEM một lựa chọn khả thi để phân tích các vấn đề về cơ cấu. Nhiều mã thương mại như ANSYS , Nastran và ABAQUS được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp nghiên cứu và thiết kế của các thành phần. Calculix là một mã nguồn mở và chương trình phần tử hữu hạn miễn phí. Một số mô hình 3D và các gói phần mềm CAD đã thêm module FEA.
Kỹ thuật khác như phương pháp sai phân hữu hạn (FDM) và khối lượng hữu hạn phương pháp (FVM) được sử dụng để giải quyết các vấn đề liên quan nhiệt và chuyển giao khối lượng, dòng chảy chất lỏng, tương tác bề mặt chất lỏng, vv
Cơ chế sinh học [ sửa ]
Bài chi tiết: Sinh cơ học
Cơ chế sinh học là việc áp dụng các nguyên tắc cơ khí với các hệ thống sinh học, chẳng hạn như con người , động vật , thực vật , các cơ quan , và các tế bào . [ 32 ] Sinh cơ học cũng hỗ trợ trong việc tạo chân tay giả và các cơ quan nhân tạo cho con người.
Cơ chế sinh học liên quan chặt chẽ đến kỹ thuật , bởi vì nó thường được sử dụng khoa học kỹ thuật truyền thống để phân tích các hệ thống sinh học. Một số ứng dụng đơn giản của cơ học Newton và / hoặc khoa học vật liệu có thể cung cấp xấp xỉ chính xác để các cơ chế của các hệ thống sinh học.
Động lực học chất lỏng [ sửa ]
Bài chi tiết: động lực chất lỏng tính toán
Động lực học chất lỏng, thường được viết tắt là CFD, là một chi nhánh của cơ học chất lỏng, sử dụng phương pháp số và các thuật toán để giải quyết và phân tích vấn đề có liên quan đến dòng chảy chất lỏng. Máy tính được sử dụng để thực hiện các tính toán cần thiết để mô phỏng sự tương tác của chất lỏng và khí với các bề mặt được xác định bởi các điều kiện biên. Với các siêu máy tính tốc độ cao, giải pháp tốt hơn có thể đạt được. Tiếp tục nghiên cứu sản lượng phần mềm để cải thiện độ chính xác và tốc độ của các kịch bản mô phỏng phức tạp như dòng transonic hoặc hỗn loạn. Xác nhận ban đầu của phần mềm đó được thực hiện bằng một đường hầm gió với xác nhận thức đến trong thử nghiệm, ví dụ như chuyến bay thử nghiệm toàn diện.
Kỹ thuật âm thanh [ sửa ]
Bài viết chính: kỹ thuật Acoustical
Kỹ thuật âm thanh là một trong nhiều ngành phụ khác của kỹ thuật cơ khí và là ứng dụng của âm thanh. Kỹ thuật âm thanh là nghiên cứu về âm thanh và rung . Các kỹ sư làm việc hiệu quả để giảm thiểu ô nhiễm tiếng ồn trong các thiết bị cơ khí và trong các tòa nhà bằng cách âm hoặc loại bỏ các nguồn tiếng ồn không mong muốn. Các nghiên cứu về âm thanh có thể từ thiết kế một viện trợ hiệu quả hơn nghe, micro, tai nghe, hoặc phòng thu để tăng cường chất lượng âm thanh của một hội trường dàn nhạc. Kỹ thuật âm thanh cũng đề với sự rung động của hệ thống cơ khí khác nhau. [ 33 ]
