专业解析之机械工程

一、机械工程专业研究方向

美国机械工程专业主要分为以下重点方向，就比较典型的弗罗里达州大学为例，主要专业方向如下：申请机械工程专业要有很好的工程背景，即非常优秀的数学和物理学的成绩。机械工程设计的研究方向还是比较多的，根据不同侧重点，机械工程专业可以细分为材料、能量、制造、控制四大类，而这四大类下面又分为几个研究方向，具体如下 ( 以下机械工程简写为 ME) ：

(1)材料大类 主要涉及机械领域内的纳米微米材料，聚合工程，生物机械 ◆纳米微米机械材料的主要研究方向： 纳米技术的不断发展给机械领域提供了一种全新的材料选择的可能。目前和机械交叉的研究领域主要集中在：高级材料学，材料及固体力学，材料及机械系统，材料加工，材料机械特性，材料力学，材料力学及制造。 申请所需相关背景：需要有很强的材料学背景，同时要求有固体力学，材料力学，工程力学背景。 申请难度：由于很多学材料的学生会转向这些和他们非常相关的学科进行申请，所有单纯具有机械背景的申请者能成功地机会非常小。而且纳米作为新兴的技术，受到各国重视，美国本土学生也会大量申请。所以此专业的申请难度非常大，没有很牛的背景请不要轻易尝试。 ◆生物机械的主要研究方向： 生物机械，生物力学，生物机械工程，生物材料与设备，材料力学，生物传感器，纳米技术，活细胞封装，工程生物力学，生物医学机械工程，神经工程学，整形外科工程，感觉及神经系统研究，运动生物力学，人造心脏。 申请所需相关背景：这是典型的新兴学科同传统基础学科结合的表现。总体来说，此方向需要生物学，机械工程和医学知识三个领域的知识背景。单纯的生物或医学背景是很难适应此学科的要求的，需要在具备机械背景的同时拥有生物，或者医学知识，尤其是生物学知识。这里所说的机械背景主要指机械中基本的制造，力学，材料背景。但要求不会像前面几个学科中对纯力学或材料背景那么高的要求。另外对于神经工程学，感觉及神经系统研究，人造心脏这些方向，处了需要医学、生物学、工程学知识外，还要有很好的 EE 背景 ( 信号模拟，信号传输等 ) 。 申请难度：此学科属于新兴学科，所有美国学生申请的比较多，而且由于是交叉学科，三个领域的研究者只要在相关的另外两个领域有一定背景，就能够申请，因此申请的竞争非常激烈。对于国内纯机械工程学院毕业的学生来说最好不要尝试这个方向，成功机会渺茫。 ◆聚合工程的主要研究方向： 主要通过分子聚合技术为机械领域提供新型材料 申请所需相关背景：需要有很好的高分子材料相关背景，同时对材料力学的要求也比较高。 申请难度：一般来说，高分子的学生多还是会选择化学系下进行研究。转向 ME 学院的毕竟还是少数，所有说如果你有很好的高分子背景，再有一定的机械基础则成功地机率会非常大。总体来说这个方向只要背景不错还是很好申请的。

(2)能量大类 主要涉及的学科有：能量、摩擦、燃烧、流体这几大类 ◆能量的主要研究方向： 能量及流体，主要包括风能、水能的能量转换，能量转换系统及其设备的设计制造，能量系统及热力学，能量应用 ( 加热 / 通风 / 空调及制冷用能 ) ，能量及环境，环境能量技术评估，热物理学，太阳能，清洁能源，清洁能源技术。 申请所需相关背景：申请此方向需要有很强的物理学基础 ; 当偏流体学相关时，那么申请者相应的流体力学、空气动力学，热力学等相关背景 ; 如果有能量系统整 体研究则要有很好的数学建模能力 ; 在能量转换系统设备制造这一领域，则要有很好 Design an Manufacturing 相关背景。 申请难度：由于目前来说，能源问题很受各国的重视，能量的主要研究集中在新能源的开发，各种能量转换设备的设计和制造上。资金主要来自于联邦政府的拨款，由于此领域的战略意义和研究的难度，有研究实力的都是综合排名比较靠前的学校，所以申请难度比较大，但是一旦通过录取，获得 offer 的机会是非常大的。 ◆摩擦的主要研究方向： 摩擦时能量的转换，同热物理学结合非常紧密，并同新型材料的研究开发结合，对某些材料的相关摩擦性能进行研究。 申请所需相关背景：物理学的研究内容之一，所以申请此专业一定要有好的物理背景。除此之外根据不同的方向应有热力学或材料学相关背景。 申请难度：总体来说，申请此方向的多为物理理论研究者，申请竞争人群的数量不大，所以在 ME 专业中属于较好申请的一类。 ◆流体的主要研究方向： 主要针对两大主要方向：航空航天领域和能量领域。前者有空气动力学，推进，空间探索系统，后者有水电、风电为主的流体能量转换。另外还有环境及生物流体力学，流体动力学，流体物理学，热力学，物质专业。 申请所需相关背景：如果从事理论研究，则对物理、数学建模和流体力学要求非常高，如果是偏相关设备的研究则要很好的机械背景。 申请难度：美国 AME 非常需要这方面的理论研究人才，所有多是原来从事物理、流体力学的研究者向此方向申请，一般纯机械的申请者在这几个领域申请是没有优势的。总体来说如果具有理论基础则在申请中有很强的竞争力。 建议具有物理、流体力学、热力学、空气动力学等理论研究背景的申请者选择以上几个方向。 ◆燃烧的主要研究方向： 燃烧，燃烧及推进，燃烧及能量，能量转换，燃烧及热传递，电气推进，涡轮及推进，汽车工程中内燃机的燃烧研究等。 申请所需相关背景：通摩擦一样，物理背景必不可少，热力学非常重要。当然如果是偏向设备的话，那么就需要机械的设计制造与控制背景了。 申请难度：燃烧同能量的结合极为紧密，但与实际工程的运用结合得更紧，所以申请者更多些，竞争要比能量和摩擦的激烈。

(3)制造类 主要包括设计和制造两大方向 ◆设计的主要研究方向： 机械设计，产品设计，设计方法学，计算机辅助设计，工程设计 申请所需相关背景：设计在国内主要以工业设计学院的形式设置。 ME 中的 Design ，适合的申请者一般具有机械理论基础 ( 分具体机构和整体制造流程理论两大方面 ) ，同时又有设计基础 —— 包括一定的艺术功底 ( 素描 ) ，电脑绘图软件 (Photoshop ， ProE 等 ) 的运用。 申请难度：对于国内的 ME 的学生来说如果单独申请设计，主要缺陷在于设计理念、理论的落后，对整体工艺的把握上同工业发达国家的申请者相比差距比较大。而工设的学生在机械理论基础知识上有比较匮乏，所以能够成功申请的应届毕业生不多。获得录取的多为有一定工作经验的申请者，所以参与竞争的人群数量较小，如果有相关背景申请比较容易。 ◆制造的主要研究方向： 计算机辅助制造，产品实现，高级制造，制造科学，制造系统，纳米制造。 申请所需相关背景：国内 ME 学生的主要申请方向集中于此，而且多集中于机械制造和计算机辅助制造。对于此专业的学生，申请首先需要基本的机械工程学背景，包括：机械原理，机械制造和固体力学背景。另外，对于产品实现，高级制造和计算机辅助制造，一定要有很强的计算机背景，包括计算机语言编程，设计软件的使用 ; 纳米制造则首先要有很好的纳米技术应用背景，然后具备一定的工程学知识。申请难度：国内的 ME 学生大多数都比较适合此方向，所以申请的人数非常多，竞争比较激烈。不过美国大学单独把 Manufacturing 拿出来做主要学科设置的非常少，基本都是以 Design & Manufacturing 存在，国内学生在纯制造领域的竞争非常激烈。如果能够有足够的计算机设计背景那么成功获得录取的机会将会非常大。

(4)控制类 包括计算机辅助工程，系统与自动控制，微电子系统 ◆计算机辅助工程的主要研究方向： 计算流体力学，计算工程及信息技术，计算力学，计算科学及工程，计算机辅助工程，计算机辅助设计，力学建模，数学计算建模，数字推进，数字方法，数字模拟，虚拟现实应用。 申请所需相关背景：极强的数学背景 —— 应用数学，数学建模，计算工程，同时还需要计算机语言能力和计算机软件运用能力。如果能在具有这些能力的同时还能有相应的其他背景 ( 如申计算流体力学有流体力学背景，申计算机辅助设计有设计经历，计算工程及信息技术有 EE 背景 ) 那么会使自己在申请中得到很大程度上的加分。 申请难度：由于偏向 CS 和 EE ，美国申请者，国际学生都很喜欢这个专业，所以申请的难度大大增加。虽然不如 EE 和 CS ，但是由于众多 EE 和 CS 的申请者为了躲避本专业的高难度申请，纷纷转向同本专业结合非常紧密而且有不错就业前景的这个方向，造成了此方向的同前面三个方向相比难度大了非常多。 ◆系统与自动控制的主要研究方向： 系统控制，控制 / 设计 / 制造，控制及 动力学，控制 / 机器人 / 仪表，动力学系统及控制，动力学系统 / 控制及机械人，旋转机械动力学，动力学 / 振动 / 声学，系统动力学及控制，系统识别及控制，系统 / 测量 / 控制，智能机械系统，智能交通系统，机械系统，非线性动力学及适应控制，非线性飞行控制，机械人学，机械人及控制，机械人及动力学，机械人及自主系统，机械人及人机交互，转动体动力学，自动化，自动推进系统，自动巡航系统。 申请所需相关背景：需要数学、计算机语言编程、基本的 EE 相关背景 ( 电子电路知识 ) 、控制的鲁棒与最优控制、鲁棒多变量控制系统、大规模动态系统、多变量系统的标识、最小最大控制与动态游戏、用于控制与信号处理的自适应系统、随机系统、线性与非线性评估的设计、随机与自适应控制等等，同时根据不同侧重点，应有相应的设计制造、动力学、仪表等相关背景。 申请难度：同计算机辅助系统相比，此方向的研究内容更加靠近 EE 这个理工科中最难申请的专业。而且国内的 ME 和 EE 专业无一不会设置自动控制上的课程，所以说这个方向是 ME 的中国学生也是美国和国际学生 申请方向最集中的专业方向，加上 EE 和 CS 的申请人群的转移，所以这是 ME 专业中最难申请的方向。 ◆微电子系统的主要研究方向： MEMS ，纳米制造，微机械与纳机械装置，超声微喷流 (Microjet) 和微米尺度电机，纳米尺度热量流动，微流体，微重力，微尺度热传递，微米 / 纳米系统，纳米摩擦学，纳米力学。 申请所需相关背景： MEMS 是一个极端多学科交叉的领域，最基础的方面是微制备技术的加工知识，制造微小结构的方法，同纳米技术结合紧密，所以很强的纳米技术必不可少。同时根据不同侧重点还需要有基本的机械理论知识，流体，力学相关知识。 申请难度：这也是一个新兴的交叉学科，对美国学生有很大吸引力，另外由于 EE 学科中也有这个方向的设置，所以申请难度仅次于系统与自动控制。有强纳米材料背景的申请者会在申请中占有优势。

(5)声学、光学类 主要包括：激光技术、光电测量，声音动力学、公路噪音控制、震动 ◆声学的主要研究方向：声音动力学、公路噪音控制、震动 申请所需相关背景：物理背景，声音动力学，声学传感器应用背景 申请难度：申请者多为纯物理研究者，所以申请人群非常少，申请竞争不激烈，容易录取。 ◆光学的主要研究方向： 激光技术，光电子学装置，超快电子学，非线性光学，微光子学，三维视觉，光通讯，软 X 光与远紫外线光学，光印刷学，光数据处理，光通讯，光计算，光数据存储，光系统设计与全息摄影，体全息摄影研究，复合光数字 数据处理，图象处理与材料光学特性研究。 申请所需相关背景：强光学背景，测量技术，图像技术 申请难度：虽然在美国光学和光电学结合非常紧密，但是国内这两个学科的结合紧密程度远不如美国。国内申请此方向的多是物理学基础研究者，而国内 EE 此专业的设置并不重，因此此方向国内的申请者很少。竞争不激烈，较容易申请。 总体来说， ME 专业中申请难度如下： 最难申请的：系统与自动控制， MEMS ，计算机辅助工程。 其次：制造，设计。 较易申请的：纳米材料，生物机械，聚合工程。 最易申请的：声学，光学，摩擦，燃烧，能量，流体

二、机械工程专业就业职位年薪收入

空调系统设计师 HVAC Design Engineer $64,700 机械工程师 Mechanical Engineer $71,800 空调系统机械工程师 HVAC Mechanical Engineer $77,300 机械设计师 Mechanical Design Engineer $67,400 空调系统工程师 HVAC Systems Engineer $73,600 汽车制造工程师 Automotive Engineer $76,400 机械工程经理 Mechanical Engineering Manager $106,000 能源工程师 Energy Engineer $85,300 产品设计工程师 Prouct Design Engineer $70,100 机械设计师 Mechanical Designer $54,000 应用工程师 Applications Engineer $71,900 产品开发工程师 Prouct Development Engineer $82,700 项目工程师 Project Engineer $81,300 制造工程师 Manufacturing Engineer $73,000 研究开发工程师 Research an Development Engineer $78,000 工程项目经理 Project Manager, Engineering $93,600 现场销售工程师 Fiel Sales Engineer $87,400 测试工程师 Test Engineer $71,300 工业质量保证工程师 Inustrial Quality Assurance (QA) Engineer $66,600 技术销售工程师 Technical Sales Engineer $87,800

三、机械工程专业学校详解

加州大学伯克利分校 (University of California - Berkeley) 在工程领域，机械工程 (ME) 专业可能是最广泛的学科了，加州大学伯克利分校 (University of California - Berkeley) 的 ME 毕业生可以在航天工程、汽车设计、消费电子学、生物科技和生物工程、软件工程和商科领域找到属于自己的职业方向，它的主要领域方向包括： *Bioengineering 生物工程 *Controls 控制 *Design 设计 *Dynamics 力学 *Energy Science an Technology 能量科学和技术 *Fluis 流体 *Manufacturing 制造业 *Materials 材料 *Mechanics 机械 *MEMS/Nano 微机电系统 / 纳米 *Ocean Engineering 海洋工程 它的研究集中在五个领域： Biomechanical Engineering & Health( 生物医学工程和健康 ) 、 Controls & Dynamics of Complex Systems( 复杂系统的控制和力学 ) 、 Energy Science an Technology( 能源科学和技术 ) 、 Green an Sustainable Technologies 绿色和可持续技术、 Micro an Nano Engineering( 微型和纳米工程 ) Berkeley 的机械工程 (ME) 专业开设了 3 个硕士学位项目： Master of Science (M.S.)(Plan I) ，这一项目很少有学生申请 ; Professional Master of Science (M.S.)(Plan II) ，这一项目申请者较多 ; Master of Engineering (M.Eng) 。 前两个项目是在被录取到 MS 项目后才要进行选择的，而不是在申请时选择，多数学生选择 Plan II ，因为第一个项目主要是针对申请 PhD 没有申请上的学生，也就是 Pre-PhD 的课程，所以难度非常大。 工科的申请中， UC 系统中的学校 Berkeley 和 UCLA 均是具有相当大的申请难度的学校，就 Berkeley 来说，成功的申请者的 GRE 成绩多数都高于 90% ，除了硬件条件外，其它方面也必须是佼佼者才有希望拿到学校的录取。

伊利诺伊大学香槟分校 ( University of Illinois–Urbana-Champaign) 伊利诺伊大学香槟分校 ( University of Illinois–Urbana-Champaign) 的 Department of Mechanical Science an Engineering 开设了两个硕士学位： Master of Science in Mechanical Engineering(MechSE) 和 Master of Science in Theoretical an Applie Mechanics 。 现在该系有 315 名研究生，其中 54.7% 的是博士生。如下为 MechSE 的主要研究方向： *Flui mechanics 流体力学 *Soli mechanics 固体力学 *Heat transfer an thermoynamics 热转移和热力学 *Dynamics an controls 动力学和控制 *Chemistry 化学 *Applie physics 应用物理 *Computation an applie mathematics 计算和应用数学 UIUC 将这 7 个领域的研究与社会需求融和到了一起，为了社会的需求而加强学生的基础知识，以便未来的研究或工作能在下面的这些社会需求领域得到有效的应用： Defense an security: the nee for sophisticate an highly precise etection evices for chemical an biological toxins ， as well as systems to remove contaminants from air an water 防御和安全：化学和生物毒素所需要的精密和高度精确的检测装置，清除空气和水中的污染物所需要的系统 Energy an transportation: the effective prouction ， transportation an storage of hyrogen an other renewable fuels ， an the nee for greater unerstaning of fuel-cell powere engines 能源和交通：氢和其它可再生能源的有效生产、运输和储藏，以及对燃料电池发动机更深入了解的需求。 Environment: the nee for environmentally frienly coolants for air conitioning an refrigeration applications ， alternative sources of energy ， an controlling the environmental impact of power generation 环境：空调设备和冷冻设备的环保冷冻剂的需求，新能源的需求，控制发电对环境的影响的需求 Health an biological engineering: the potential to ientify an treat iseases at the cellular level ， an to create new materials an technologies that will repair an replace injure or missing bones an skin using the boy’s own regenerative powers 卫生和生物工程：从细胞的层次检测病情和治疗疾病，创造新材料和新技术用来修复和替换受伤的或缺失的骨头和皮肤 ( 运用身体自身的再生能力 ) Manufacturing: nanomanufacturing systems that will create new molecular-level structures an materials ， which will facilitate avancements in health ， security ， energy an transportation an other areas 制造业：可以创造新的分子层次的结构和材料的纳米制造业系统，这可以促进卫生、安全、能源和交通以及其它领域的快速发展 申请要求 在申请要求上，对本科的背景方面的要求是需要 BS egree in Mechanical Engineering( 或者相关领域 ) ，对硬件的要求是托福最低要求 103 ，如果学生具备非常强的学术和研究背景，学校提供了一种类似于条件录取的方案，这种方案要求托福最低 90 分，录取后需要到校后前两个学期每个学期学习一门 ESL(English as a Secon Language) 英语课程。最近几年， UIUC 的 ME 系每年平均有 325 名学生，大概有 54.7% 的学生是博士生， 10% 的学生是女生 ( 于是学校强烈建议女生申请 ) 。 2009 年秋季入学的学生平均本科的 GPA 是 3.69 ⁄ 4 .0 ， GRE 平均处于前 87% 。 在申请这方面，我们要额外说的是学校的审核程序， Mechanical Science an Engineering 系的录取委员在每年的 9 月中旬开始定期的碰面，在每次碰面的会议他们会对所有的材料已经齐全的学生做出录取 / 拒绝结果，每次碰面后的 1 到 2 天内学生就可以收到自己的结果。于是这里也再次印证了较早提交申请对自己的申请结果的重要性。 UIUC 的工科学生在就业方面一直是比较不错的，该系的 MS 毕业生的毕业后平均起薪为 63 ， 487 美元，是一个还比较可观的数字。

密歇根大学 — 安娜堡校区 (University of Michigan–Ann Arbor) 密歇根大学 — 安娜堡校区 (University of Michigan–Ann Arbor) 的机械工程 (ME) 专业的硕士学位 M.S.E. 有三个选择： (i) coursework only (ii) coursework with an iniviual research project (iii) coursework with an M.S.E. thesis 。 (i) 该选择是推荐给那些未来不想做研究者的，一年制的项目。 (ii) 该选择是推荐给那些想在未来进入 inustry ，但是又想获得一些做独立研究或项目的经验的学生，通常来说需要 1 年半到 2 年的时间完成该项目。 (iii) 对工业研究和发展、教学或者对继续读 PhD 感兴趣的学生，学校建议选择该选项，学校需要自己选择自己的研究导师。 在申请要求上， GRE 要求在 80%-90% 之间， TOEFL 要 84 分， GPA3.2-3.5 之间，这是硬件。在软件方面要求有高质量的推荐信和高质量的 PS 。

斯坦福大学 (Stanfor University) 斯坦福大学 (Stanfor University) 的机械工程 (ME) 专业的 MS 项目是一个 professional 的项目，是为了培养想进入 inustry 的人才而开设的学位。硕士项目中，机械工程 (ME) 专业开设了一个 general 的学位【 Master of Science egree in Mechanical Engineering(MSME) 】和两个专门的学位【 Master of Science in Engineering: Prouct Design 和 Master of Science in Engineering: Biomechanical Engineering 】。 斯坦福大学的机械工程 (ME) 专业项目开设的方向和分支非常广泛，包括： energy science an technology 能量科学和技术 propulsion 推进 sensing an control 传感和控制 nano- an micro-mechanics esign 纳米设计和微力学设计 mechatronics 机电学 computational simulation 计算机模拟 soli an flui ynamics 固体力学和流体力学 microelectromechanical systems (MEMS) 微机电系统 biomechanical engineering 生物医学工程 据学校的统计，斯坦福大学的机械工程 (ME) 专业项目找到了工作。而对于读硕士的学生多数进入了 inustry 或继续攻读博士，进入 inustry 的起始平均薪水为 77319 美元。最近的调查中显示最近毕业持有 MS 学位的校友的工作职位的就业率极高，最近的调查中，凡是回馈了调查问卷的本科生都 100% 的在毕业后一年内有下面这些： 产品设计工程师 机械工程师 分析家和咨询师 控制和系统工程师 研究与开发工程师、机器人工程师