機械工程專業(yè)介紹
(一)學科概況
機械工程是以相關的自然科學和技術為理論基礎,結合生產(chǎn)實踐經(jīng)驗,研究各類機械在設計、制造、運行和服務等全壽命周期中的理論和技術的工程學科。機械工程學科的基本任務是應用并融合機械科學、信息科學、材料科學、管理科學、數(shù)學、物理、化學等現(xiàn)代科學理論與方法,對機械結構、機械裝備、制造過程和制造系統(tǒng)進行研究,研制滿足人類生活、生產(chǎn)和科研活動需求的產(chǎn)品和裝置,并不斷提供設計和制造的新理論與新技術。本學科具有理論與工程實踐相結合、學科交叉,以及為其他科學領域提供使能技術的特點,是發(fā)現(xiàn)規(guī)律、運用規(guī)律和改造世界的有力工具。
機械工程學科是最早和最基礎的工程學科之一,從石器時代制造簡單手工工具到現(xiàn)代的智能機械,從第一次工業(yè)革命、第二次工業(yè)革命到當前的信息革命,人類的生產(chǎn)實踐、科研活動和社會進步與機械工程學科有密切關系。在牛頓力學建立和蒸汽革命以后,1847年世界首個機械工程師學會在英國成立,標志著機械工程走向一個獨立的學科。機械設計、機械制造與機械電子的理論和技術發(fā)展是機械工程學科的重要支撐。
建立在牛頓力學基礎上的機械工程學科經(jīng)歷數(shù)百年輝煌以后,其內涵已經(jīng)和正在發(fā)生著深刻的變化。近年來,信息技術、新能源、新材料、生物、微納等高技術的迅猛發(fā)展,制造的新模式、新概念、新理論、新技術等不斷涌現(xiàn),拓展和豐富了機械工程學科的內涵,對學科發(fā)展和創(chuàng)新人才培養(yǎng)提出了迫切需求。機械工程學科不斷吸收自然科學和其他應用技術領域的新發(fā)現(xiàn)和新發(fā)明,開辟新的發(fā)展方向;同時,新的工程領域也為機械工程學科提出了新的需求。機械工程學科需面向學科前沿和重要工程需求,開展基礎理論和核心技術研究。
現(xiàn)階段機械工程一級學科主要包括:機械制造及其自動化、機械電子工程、機械設計與理論、車輛工程、微納機電工程、工業(yè)工程、智能裝備與機器人等二級學科。
(二)學科內涵
機械工程學科主要圍繞各種機械產(chǎn)品與裝備,開展設計、制造、運行、服務的理論和技術研究,培養(yǎng)高級專門人才。
機械工程學科主要研究領域和研究內容包括機械的基礎理論,各類機械產(chǎn)品與裝備的設計方法,制造技術與系統(tǒng),檢測控制與自動化,性能分析與實驗研究,以及各類機械裝備運行維護的理論與技術等。培養(yǎng)勝任以上設計、制造與科研開發(fā)任務的人才。
本學科以數(shù)學、力學、物理學、化學、生物學等為基礎,融合材料學、電工電子技術、測量與控制技術、信息技術等,采用建模、仿真、優(yōu)化、科學實驗、工程實踐等方法,研究機械學、機械設計、制造工藝和系統(tǒng)、機電控制、測試等理論和技術。
(三)學科范圍
機械工程一級學科主要包括機械制造及其自動化、機械電子工程、機械設計與理論、車輛工程、微納機電工程、工業(yè)工程、智能裝備與機器人7個二級學科。
1.機械制造及其自動化
機械制造及其自動化是研究機械制造理論與技術、自動化制造系統(tǒng)和先進制造技術的一門學科。其任務是研究高能效、高效率、高可靠、綠色化、智能化制造出符合設計要求的產(chǎn)品所涉及的各種先進制造理論、方法、技術、工藝、裝備、自動化和智能化系統(tǒng),以及與相關學科最新發(fā)展成果相融合的先進制造模式等,并提升其使用價值。機械制造及其自動化學科培養(yǎng)從事機械產(chǎn)品加工、制造、運維、服務和相關研究開發(fā)的高級專門人才。主要研究內容包括:切削加工、磨削加工、數(shù)控加工、特種加工、超精密加工和智能制造、綠色制造、仿生制造、生物制造、增材制造、微納制造、極端制造、高性能制造、可持續(xù)制造、再制造、可重構制造,以及自動化和智能制造系統(tǒng)等。
2.機械電子工程
機械電子工程是將機械、電子、計算機技術、傳感技術、控制技術、網(wǎng)絡和信息技術等有機融合而形成的一門交叉學科,是機械工程與電子工程的深度集成與融合。主要任務是采用機械、電氣、檢測、控制、計算機、電子等多學科的方法,對機電產(chǎn)品、裝備與系統(tǒng)進行設計、制造和集成。機械電子工程學科培養(yǎng)能從事機電一體化設備以及生產(chǎn)過程自動化相關開發(fā)研究的高級專門人才。主要研究內容包括:機電系統(tǒng)與裝備設計、機電系統(tǒng)控制及自動化、流體動力與傳動、感知與測量、機電系統(tǒng)動力學、機電系統(tǒng)建模、仿真與控制、計算機信號與圖像處理、機電產(chǎn)品與裝備故障診斷。
3.機械設計與理論
機械設計與理論是根據(jù)服役需求等對機械產(chǎn)品的工作原理、結構與造型、功能與性能、運動與動力、物質-能量-信息傳遞等進行構思、分析、綜合與優(yōu)化的一門學科。機械設計作為一種創(chuàng)造性工作過程,是形成機械產(chǎn)品的起點和關鍵環(huán)節(jié),決定著產(chǎn)品的外觀、功能、性能、成本、制造性、維修性、人機環(huán)境和服務的價值及品質等。機械設計的任務是以機械產(chǎn)品為載體,形成產(chǎn)品定義(創(chuàng)意設計、造型設計、結構設計、功能設計、性能設計等),并表達為方案、圖紙、模型、數(shù)據(jù)等技術資料,為制造提供依據(jù)。機械設計及理論學科培養(yǎng)從事機械產(chǎn)品的設計、性能分析、優(yōu)化和相關研究開發(fā)的高級專門人才。主要研究內容包括:設計方法學、機構學與機器人原理、驅動與傳動、機械動力學、機械強度與壽命、摩擦學與表界面技術、機電系統(tǒng)集成設計、生物與仿生設計、多學科優(yōu)化與精益設計、數(shù)字化智能化設計、可靠性理論與保質設計、綠色與節(jié)能設計、性能分析與測試、人-機-環(huán)境融合設計等。
4.車輛工程
車輛工程是以道路車輛、軌道車輛和越野車輛等運載工具和系統(tǒng)為主要研究對象,面向民用、商用和軍用等需求,綜合運用力學、機械設計、電子與電氣、計算機與控制、信息與網(wǎng)絡、動力與能源等理論和技術,研究產(chǎn)品設計開發(fā)和生產(chǎn)制造的基礎理論、關鍵技術和工程問題的一門學科。車輛工程學科培養(yǎng)從事各類車輛相關研究開發(fā)的高級專門人才。主要研究內容包括:車輛動力學與控制、車輛振動噪聲分析與控制、車輛安全性、車輛排放控制、車輛輕量化、車輛空氣動力學、列車牽引與控制、車輛可靠性與耐久性、系統(tǒng)級的懸架/轉向/制動/行走機構/動力傳動等開發(fā)與控制、混合動力與電驅動、車身設計與制造、車輛電子控制、車輛人因工程、車輛評價與驗證、車輛試驗與檢測、車輛仿真與數(shù)字孿生、新能源車輛、智能車輛、網(wǎng)聯(lián)車輛、無人車輛等。
5.微納機電工程
微納機電工程是研究具有微納米尺度特征的功能器件及系統(tǒng)的工作原理、設計、制造、集成、測試及其應用的一門學科。主要任務是研發(fā)高性能微納功能器件與系統(tǒng)所涉及的各種設計方法、先進材料、制造工藝、微納裝備、封裝測試和智能化系統(tǒng),以及與相關學科最新發(fā)展成果相融合的先進工作原理等。微納機電工程學科培養(yǎng)從事微納器件與系統(tǒng)的設計、制造、測試、服務與研究開發(fā)的高級專門人才。主要研究內容包括:微納器件原理與設計、微納制造裝備與工藝、先進封裝、微納測量與表征、微納系統(tǒng)可靠性、微納機電系統(tǒng)、智能傳感器、量子傳感器、納器件與原子制造、微納執(zhí)行器、微納能源系統(tǒng)、微納流控與生物芯片、光電芯片與器件、柔性電子與穿戴系統(tǒng)、集成電路制造、非硅微納系統(tǒng)設計與制造等。
6.智能裝備與機器人
智能裝備與機器人是將裝備及機器人技術與數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化技術深度融合,通過機械、電子、控制、人工智能、仿生等多學科交叉而形成的一門學科。主要任務是設計和制造滿足不同功能要求,具有類生物體智能感知、認知、決策和控制能力的裝備及機器人。智能裝備與機器人學科培養(yǎng)從事機器人、智能裝備與智能產(chǎn)品研究、開發(fā)與應用的高級專門人才。主要研究內容包括:智能裝備與機器人系統(tǒng)設計、裝備信息-物理系統(tǒng)、機器人機構學、機器人運動學與動力學、智能作動和傳感原理及器件、智能感知與行為決策、靈巧操作規(guī)劃與運動控制、智能人機交互、裝備智能運維、人-機-環(huán)共融、類生命體系統(tǒng)及生-機-電一體化等。
(四)培養(yǎng)目標
1.碩士學位
樹立正確的世界觀、人生觀、價值觀,初步掌握馬列主義、毛澤東思想、鄧小平理論、“三個代表”重要思想、科學發(fā)展觀和習近平新時代中國特色社會主義思想的基本觀點,具有辯證唯物主義觀點,樹立社會主義信念和熱愛祖國、振興中華民族的使命感,培養(yǎng)探索精神、創(chuàng)新思維、崇尚真知、追求真理的恒心及毅力和誠信守法、團結合作的精神及能力。以“四個面向”為要求,掌握機械工程學科堅實的基礎理論和深入的專門知識,了解本學科的前沿發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢;具有從事科研工作或擔負專門技術工作的能力,對所研究的課題具有新見解,具有工程問題建模、工程技術創(chuàng)新和開發(fā)的基本能力;具有良好的表達交流能力和團隊精神,能熟練地閱讀本專業(yè)的外文資料。
2.博士學位
樹立正確的世界觀、人生觀、價值觀,初步掌握馬列主義、毛澤東思想、鄧小平理論、“三個代表”重要思想、科學發(fā)展觀和習近平新時代中國特色社會主義思想的基本觀點,具有辯證唯物主義觀點,樹立社會主義信念和熱愛祖國、振興中華民族的使命感,培養(yǎng)探索精神、創(chuàng)新思維、崇尚真知、追求真理的恒心及毅力和誠信守法、團結合作的精神及能力。以“四個面向”為要求,掌握機械工程學科堅實寬廣的基礎理論和系統(tǒng)深入的專門知識,熟悉本學科的前沿發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢;具有綜合運用機械工程學科的理論、方法和技術手段,發(fā)現(xiàn)、提出、分析與解決問題,并獨立分析、解決前沿科學問題與工程技術問題的能力;具有學科前沿的綜合視野,有較好的學科交叉研究能力和創(chuàng)新能力;具有寬闊的國際視野和跨文化環(huán)境下的交流、競爭與合作能力。
(五)相關學科
儀器科學與技術、材料科學與工程、控制科學與工程、航空宇航科學與技術、動力工程及工程熱物理、電子科學與技術等。
碩士學位基本要求
(一)獲本一級學科碩士學位應掌握的基本知識
1.基礎知識
在本科機械工程相關專業(yè)的知識基礎上,掌握本專業(yè)方向更深入的基礎和專業(yè)基礎知識,如機械學原理、前沿制造技術、力學、數(shù)理統(tǒng)計、計算方法、現(xiàn)代控制論等。
2.專業(yè)知識
圍繞具體研究方向和研究內容,掌握該方向堅實的基礎理論和深入的專門知識,如數(shù)字化設計、優(yōu)化設計、材料成形、數(shù)控技術和特種加工等。
3.工具性知識
圍繞研究方向和研究內容,深入了解相關工具的基礎原理和使用方法,并能熟練應用于機械工程實際問題分析中,如實驗儀器設備和測試技術、工業(yè)軟件、國家及行業(yè)標準等。
4.實驗知識
圍繞研究方向和研究內容,深入掌握實驗系統(tǒng)設計方法、實驗技能和數(shù)據(jù)分析的基本理論和方法,能完成與研究方向相關的實驗開展和報告撰寫。
(二)獲本一級學科碩士學位應具備的基本素質
1.學術素養(yǎng)
(1)熱愛所從事的科學與技術研究工作,具有探索真理、刻苦鉆研、勇于創(chuàng)新的精神;
(2)具有探索機械工程發(fā)展規(guī)律、科學規(guī)劃和總結等學術素養(yǎng);
(3)具有嚴謹求是的科學態(tài)度,良好的團隊精神,強烈的社會責任感和家國情懷;
(4)具有良好的知識產(chǎn)權意識。
2.學術道德
(1)遵守國家、學位授予單位相關的法律法規(guī)和規(guī)章制度,遵守社會公德;
(2)遵守學術道德規(guī)范,誠實守信,學風嚴謹,杜絕學術不端行為。嚴禁弄虛作假,尊重他人勞動和權益,合理規(guī)范使用引文或引用他人成果。
(三)獲本一級學科碩士學位應具備的基本學術能力
1.獲取知識的能力
(1)在課程學習的基礎上,通過閱讀學術專著和學術論文、參加學術交流會、調研等多種形式和渠道,培養(yǎng)主動獲取研究所需知識的自學能力、掌握正確研究方法的能力;
(2)深入掌握機械工程的理論、方法、技術和專業(yè)知識,熟悉本專業(yè)的最新發(fā)展狀況和趨勢;
(3)能夠從工程實踐、學術論文、研究報告、實驗探索、學術交流中挖掘和發(fā)現(xiàn)本領域的相關問題和研究課題。
2.科學研究能力
(1)熟悉本研究方向的基本研究方法,了解本研究方向的國內外最新發(fā)展動態(tài);熟悉機械工程領域相關技術和標準,相關行業(yè)政策、法律和法規(guī);
(2)具有應用科學理論及方法、獲得科學實驗數(shù)據(jù)和進行專業(yè)分析的能力,對機械產(chǎn)品、裝備或制造工藝進行創(chuàng)新設計能力;
(3)具有對本研究方向重要問題的分析評判能力,能夠對已有研究成果進行價值判斷。
3.實踐能力
(1)能夠靈活運用所學理論,開展專門技術工作的研發(fā);
(2)能夠將所學到的專業(yè)知識運用到實踐中去,設計新產(chǎn)品,研究新工藝,并開展科學實驗驗證;
(3)能夠自行設計并搭建實驗裝置;
(4)具有與他人良好合作、開展工程實踐的能力。
4.學術交流能力
(1)學習期間應積極參加學術論壇、學術報告會、學術專題講座、學術會議等學術活動;
(2)比較熟練地運用一門外國語閱讀本專業(yè)外文資料,并能撰寫論文,具有必要的聽說能力;
(3)能夠準確表達自己學術觀點和研究結果。
5.其他能力
具有一定的規(guī)劃、組織、協(xié)調等能力;具有良好的社會適應能力。
(四)學位論文基本要求
1.規(guī)范性要求
(1)碩士學位論文應在導師的指導下,由研究生獨立完成,論文應有一定的系統(tǒng)性和完整性,有新見解;
(2)學位論文一般應包括:中英文題目與摘要、目錄、緒論、正文、結論、參考文獻、致謝等;
(3)學位論文要求文字簡明,圖表規(guī)范,條理清晰,分析嚴謹,理論推導正確,實驗數(shù)據(jù)真實有效。
2.質量要求
(1)碩士生應能熟練查閱文獻資料,撰寫文獻綜述報告,在導師指導下正確選題;
(2)能對選題的科學根據(jù)、目的意義、研究內容、預期目標、研究方法、課題可行性等作出論證;
(3)對所研究的課題應該有新見解,在原理方法、實驗方案、工藝流程等方面有所創(chuàng)新,具有一定的獨立進行科學研究或獨立擔負專門技術工作的能力。

