机械工程大致可分为4个专业方向：能量、材料、制造和控制。能量方向主要包括能量、摩擦、燃烧、流体这四个方向;材料方向主要包括纳米微米机械材料、聚合工程、生物机械;制造方向分为设计(机械设计、产品设计、设计方法学、工程设计等)和制造(包括机械制造、计算机辅助制造等);控制方向包括系统与自动控制、微电子系统、机器人等。

　　1、设计与制造 (Design and Manufacturing)

　　主要包括机械设计，产品设计，设计方法学，计算机辅助设计，工程设计。计算机辅助制造，产品实现，高级制造，制造科学，制造系统，纳米制造等。学生不仅要会最基本的机械建模和制图(CAD及GD&T)，更需要了解固体力学、流体力学、热力学、故障分析、有限元分析等等多个机械细分方向，并且需要对工业界各种加工方法，材料特性有全面的了解。

　　2、计算力学 (Computational Mechanics)

　　计算力学简单说就是利用计算机软件进行有限元分析(Finite Element Analysis)来优化产品的结构力学、热力学等性能。学习这个专业方向不仅要对基础的力学有扎实的理解，还要对于数学知识，尤其是偏微分方程(PDE)和数值分析 (Numerical Analysis)。

　　3、热流体力学(Thermofluid Dynamics)和传热(Heat Transfer)

　　俗话说热流不分家，流体力学和热力学都是非常典型的机械工程硬核方向。空调制冷系统(HVAC)、发动机、涡轮、散热装置等等都离不开。学习这个方向的学生需要有扎实的物理和数学知识，因为热流体的很多问题都会通过求解偏微分方程来得到答案。近年来，更偏向于应用的计算流体理学也开始兴起。

　　4、动力系统与控制(Dynamic System and Control)

　　控制方向主要研究对于机械系统的变化做出反馈。自动巡航、主动减震、适时四驱等常见汽车技术都离不开控制。随着几大新兴工业方向(虚拟现实、自动驾驶、先进制造等)的崛起，工程类行业对控制方向的人才需求逐年增加。相对来说，控制方向更看重学生的数学和计算机背景，是机械工程中最偏向“软件”的方向。不少学习控制方向的学生，也可以找到计算机相关的工作。强烈建议学这个方向的同学同时选一些计算机视觉，深度学习的课程。同时要提升自己的编程能力。

　　5、机器人与机械电子 (Robotics and Mechatronics)

　　很多学校的机器人方向都是由控制方向衍生出来，因为机器人的本质就是智能机械系统。目前行业内比较成熟的产品有工业机械臂、仓储机器人、医疗机器人等。机器人有一部分核心技术在控制算法。另外一部分核心技术在于传感器，机械电子。这个方向可以说是硬件与软件相结合的方向。

　　6、微纳米技术 (Micro and Nano Technology)

　　微纳米技术与新材料相关，机械工程中的微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System)也可以算作其中。

　　7、汽车工程 (Automotive Engineering)

　　机械工程专业中有一种类别是关于汽车发动机原理、内燃机设计、热能与动力机械基础、柴油机增压技术、汽车排气污染与控制等等的，毕业后可以从事汽车发动机新产品设计、实验、汽车技术管理等工作。但是，这个专业方向在美国大学中并不是很多见，科研水平比较优越的以五大湖附近以及加州一些学校为主(比如加州伯克利，密歇根安娜堡，伊利诺伊大学香槟分校，威斯康辛麦迪逊等)。

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