آشنایی با رشته مهندسی خودرو

مقدمه

امروزه در اکثر جوامع پیشرفته و توسعه یافته نمیتوان نیاز به خودرو به معنی عام آن را در زندگی شخصی و اجتماعی انسان ها نادیده گرفت . انواع خودروی سواری، موتور سیکلت‌ها، اتوبوسها و مینی‌بوس‌ها در شهرها و اتوبوسها، کامیونها و تانکرها در بین شهرها، تراکتورها، انواع ادوات کشاورزی در روستاها، و کامیونها، لودرها و انواع تجهیزات راهسازی متحرک، از جمله کاربردهای اولیه و بدیهی خودروها محسوب می‌شوند. البته کلمه خودرو معادل فارسی کلمه Vehicle است که قطارها، کشتی‌ها، هواپیماها و حتی فضاپیماها را نیز شامل می‌شود. اما مهندسی خودرو، به‌طور خاص با مواردی سروکار دارد که بر روی زمین حرکت می‌کنند و هم‌اکنون اکثر آنها دارای موتورهای احتراق داخلی هستند. البته با پیشرفت فناوری‌های جدید و افزایش روزافزون قیمت سوختهای فسیلی و همچنین افزایش مسئله آلودگی در دنیا فناوری‌های نوینی در این زمینه به‌کارگرفته شده است و امروزه خودروها فقط از موتورهای احتراق داخلی استفاده نمی‌کنند. در میان این فناوری‌های برتر می‌توان به خودروهای برقی، هیبریدی،‌سلولهای سوختی و همچنین استفاده از توربینها در خودروها اشاره نمود.

خودروهای مورد بحث از قسمتهای مختلفی تشکیل شده‌اند: قوای محرکه و سیستم انتقال قدرت، شاسی و چرخها، سیستم تعلیق و ترمز، سازه و بدنه، تزیینات داخلی، سیستمهای برقی، سیستمهای تهویه و دیگر سیستمهای جانبی. مهندسی خودرو، رشته‌ای است که طراحی، ساخت، بهینه‌سازی و تعمیر انواع مختلف خودرو را در برمی‌گیرد. اما از آنجا که خودرو، ابزاری است که از مجموعه‌های مختلف تشکیل شده‌است و دارای کاربردهای متفاوتی است، این رشته، مخلوطی از علوم مختلف است. به‌عبارت دیگر، مهندسی‌خودرو یک رشته میان‌رشته‌ای و فراگیر است. چنین رشته‌ای نتیجه پیشرفتهای بشر در اواخر قرن بیستم است.

در ابتدای قرن بیستم که علم و فناوری به آرامی در کنار هم حرکت را شروع نمودند رشته‌های دانشگاهی همچون فیزیک، ریاضی و زیست‌شناسی عموما با مبنای علمی آغاز شدند. بعضا برخی از علوم مهندسی مانند مکانیک، برق، عمران که از دل علوم پایه منفک‌شده بود، نیز سربرآوردند. اما در نیمه دوم قرن بیستم با رشد انواع فناوری، مخصوصا فناوری اطلاعات و ارتباطات، علوم و فنون مختلف و در کنار آنها، رشته‌ها و دوره‌های دانشگاهی نیز رشد فزاینده و انفجاری را شاهد بودند، به گونه‌ای که تقریبا هر پنج سال یکبار حجم دانش تولیدشده در دنیا دو برابر کل گذشته می‌شد. لذا در دهه‌های منتهی به قرن بیست‌ویکم، ابتدا گرایشهای مختلف در رشته‌ها بوجود آمد و سپس رشته‌های جدید تخصصی‌تر ایجاد شد. به‌عنوان مثال رشته‌مهندسی مکانیک، به رشته‌های حرارت و سیالات، طراحی کاربردی، هوافضا، کشتی‌سازی، راه‌آهن، مهندسی خودرو و حتی بیومکانیک تقسیم شد. در قرن اخیر این گرایشها متناسب با کاربرد گسترده و نیاز به استفاده از علوم مختلف از دل دانشکده‌های سنتی جدا شده و دانشکده‌های مستقلی را بوجود آوردند.

با الگوبرداری از کشورهای پیشرفته دنیا از جمله انگلیس و آمریکا، دانشکده مهندسی خودروی دانشگاه علم‌وصنعت به‌عنوان اولین دانشکده‌ در ایران و خاورمیانه در سال ۱۳۷۹ کار خود را با جذب دانشجو در مقطع کارشناسی‌ارشد آغاز نمود. هم‌اکنون بعد از شش دوره ارائه فارغ‌التحصیلان ماهر به صنعت خودروسازی و قطعه‌سازی کشور، دوره کارشناسی و دکترا را آغاز نموده است. نیز دانشکده‌های مشابهی وجود دارد.

تاسیس دانشکده مهندسی خودرو

دانشکده مهندسی خودرو به منظور تربیت نیروی متخصص برای صنایع خودروسازی کشور و صنایع وابسته به آن طراحی و تاسیس شده است و هم‌اکنون با شرکتهای بزرگ کشور همچون ایران‌خو‌درو و سایپا همکاری نزدیک دارد. بسیاری از دانشجویان دانشکده بورسیه مستقیم خود این گروههای صنعتی بوده‌اند و هم‌اکنون مستقیما در آنجا مشغول به‌کار هستند. برخی نیز که علاقه به ادامه تحصیل در مقطع دکترا داشته‌اند، در رشته مهندسی خودرو و یا مکانیک ویا دیگر رشته‌های معتبر به خارج از کشور رفته‌اند و یا در برخی دانشگاههای داخلی مشغول به تحصیل هستند.

این رشته کاربردی و کاملا عملی و جذاب است به طوری که دانش آموخته آن می‌تواند متناسب با علایق خود به حل مسائل کاملا ریاضی و پیچیده بپردازد و یا اینکه در یک کارخانه مدیریت خط تولید را برعهده گیرد. گستردگی این رشته باعث شده است که فارغ‌التحصیلان این رشته با خیال آسوده‌تر نسبت به آینده کاری و یا علمی خود بنگرند و آزادی انتخاب بیشتر را تجربه نمایند.

رشته مهندسی خودرو

رشته مهندسی خودرو، رشته‌ای است که به مسائل مختلفی در خودرو می‌پردازد و البته دارای سه گرایش مختلف قوای محرکه، سیستم تعلیق و سازه و بدنه خودرو می‌باشد. دروس پایه این رشته شامل دروس عمومی دیگر رشته‌های مهندسی، از جمله ریاضیات و فیزیک می‌باشد و شخص را برای رویکرد برخورد علمی با مسائل و قوانین آماده می‌سازد. افراد با گذراندن دروسی همچون مکانیک سیالات، ترمودینامیک، انتقال حرارت و مبانی مهندسی برق با اصول اولیه مکانیک و مهندسی آشنا می‌شوند. آنان سپس با دروس تخصصی‌تری همچون مبانی مهندسی خودرو، مبانی دینامیک خودرو، سیستمهای شاسی و بدنه، و آیرودینامیک خودرو به عرصه صنعت خودرو وارد می‌شوند. علاوه براین با ارائه مباحثی همچون اقتصاد مهندسی در صنعت خودرو و مدیریت صنعتی در خودرو، شخص با مسائل مدیریتی و اقتصادی خودرو که ضامن پیشبرد کارها و طرح های صنعتی در دنیای واقعی است، آشنا می‌شود.

همچنین در این رشته انواع کارگاهها و آزمایشگاهها برای آشنایی عملی دانشجو با علوم پایه، مهندسی و مخصوصا خودرو ارائه می‌شود. ضمنا با کار در آزمایشگاه های پژوهشی و همچنین همکاری با مراکز تحقیقاتی صنعت خودروی کشور، تحقیقات بنیادی نابی در این زمینه انجام می‌شود.

گرايش قوای محرکه

امروزه قوای محرکه خودرو به لحاظ نحوه تامين انرژی و طراحی بهينه توجه طراحان زيادی را به خود جلب نموده است. هم‌اکنون قوای محرکه خودروها، غالبا موتورهای درون‌سوز از نوع اشتعال جرقه‌ای و يا اشتعال فشاری هستند. اين موتورها دارای انواع مختلفی است که می‌توان از ديدگاههای متفاوتی آنها را دسته‌بندی نمود. موتورهای دوزمانه و چهار زمانه، موتورهای کاربراتوری و انژکتوری، پاشش مستقيم (درون سيلندر) و يا غيرمستقيم (درون منيفولد)، بنزينی، گازوييلی، گاز‌سوز، دوگانه‌سوز، الکلی، تنفس طبيعی، سوپرشارژ (پرخورانی) و توربوشارژ، از انواع موتورها هستند که برمبنای احتراق داخلی عمل می‌نمايد. البته مبحث انواع سوخت های جايگزين، همچون سوخت های زيستی، هيدروژن و ديگر مواد پاک و همچنين انرژی‌های الکتريکی در قالب خودروهای برقی يا هيبريدی و يا انرژی خورشيدی از ديگر موضوعات در مبحث قوای محرکه است.

در گرايش قوای محرکه مهندسين در جهت طراحی بهينه موتور برای کاهش مصرف سوخت و بهبود پارامترهای عملکردی موتور نظير توان و گشتاور تلاش می کنند. همچنين سيستمهای جانبی همچون سيستم های خنک‌کاری موتور و سيستم‌های تهويه مطبوع خودرو از جمله مواردی است که در فضای رقابتی طراحی باعث چشمگير شدن ويژگی های يک سيستم طراحی شده می گردد. مهندسين خودرو در اين گرايش نياز به تسلط بر مکانيک جريان سيالات و انتقال حرارت ناشی از آن دارند. از نرم افزارهای تحقيقاتی در اين زمينه می‌توان به GT Power ، Kiva و AVL FIRE اشاره نمود. در شکل زير شبيه سازی ورود سوخت و احتراق در پيستون با استفاده از AVL FIRE انجام شده است.

گرايش سازه و بدنه

بدنه ايمن‌تر، زيباتر و سبک‌تر، عامل موفقيت خودروسازها در قرن بيست‌ويکم خواهد بود. امروزه طراحان کارخانجات بزرگ توانسته‌اند با استفاده از مواد پيشرفته مهندسی طرحهايی را در بدنه خودرو ارائه نمايند که تا کنون نظيرش ديده نشده بود و بعضا در روياها و تخيل يافت می‌شد. برای طراحی و ساخت چنين خودروهايی، نياز به دانش کامل در زمينه مواد، مقاومت آنها، مکانيزم ها، طراحی و محاسبات مهندسی و همچنين فرآيندهای توليد می‌باشد. ايمنی بدنه تنها با محاسبات دقيق مهندسی دست يافتنی خواهد بود. در اين راستا طراحی سازه خودرو بر اساس جذب انرژی بهينه در برخورد و تصادف اهميت ويژه‌ای دارد. نرم افزارهای شبيه‌سازی نظير Abaqus و Ansys، LS-Dyna، MADYMO از جمله نرم‌افزارهای مورد استفاده در اين زمينه هستند. در شکل زير آناليز مودال بدنه يک خودرو نشان داده شده است.

گرايش سيستم های تعليق، ترمز و فرمان

راحتی سفر به معنای کاهش ضربات ناشی از ناهمواريهای سطح جاده به سرنشينان يکی از مهمترين پارامترها در طراحی خودروی مناسب به شمار می‌رود. همچنين فرمان پذيری خودرو در جاده، علی‌الخصوص در پيچهای تند موضوع مهم ديگری است که بايد به آن توجه داشت. از طرف ديگر يکی از ملزومات خودروی ايمن، داشتن سيستم ترمز کاملا مطمئن است. اين موضوعات سرفصل مباحثی هستند که به تفصيل درگرايش سيستم های تعليق، ترمز و فرمان مورد بررسی قرار می‌گيرند. برای اين منظور، دانشجويان با تکنولوژيهای مختلف روز دنيا در زمينه تعليق، ترمز و فرمان آشنا شده سپس مبانی طراحی آن را آموزش ديده، ضمن شناخت دقيق‌تر سيستمهای تعليق و فرمان، با روشهای شبيه‌سازی و حل عددی معادلات ديناميکی خودرو آشنا می‌شوند. در شکل زير دو نوع سيستم تعليق مستقل متداول خودرو نشان داده شده‌است

در اين گرايش مهندسان خودرو وظيفه دارند سيستم هايی طراحی کنند که راحتی و ايمنی بهينه را برای سرنشينان خودرو به ارمغان آورد. از نرم افزارهای مرسوم در طراحی سيستم‌های تعليق می‌توان بهHyperworks، Adams suite و نرم افزارهای شبيه سازی پروفيل جاده اشاره نمود.

پاسخ به سوالات 

1- جايگاه رشته نسبت به رشته مکانيک و مقايسه توانمندی آن نسبت به اين رشته دارای ابهام است يعنی آيا پس از اتمام تحصيلات در فيلد کاری خودرو از نظر علمی مهندس خودرو توانمندتر است يا مهندس مکانيک؟

  رشته مکانيک با گرايشهای مختلف توانمندی عمومی به داشنجويان می‌دهد که طبيعی است گه گستره بزرگی از مشاغل و کارها را شامل می‌شود. اما رشته مهندسی خودرو که بخش عمده آن با رشته مهندسی مکانيک همخوانی کامل دارد،‌شخص را به طور خاص آماده برای کار در صنعت خودروسازی و خدمات پس از فروش آن می‌نمايد. البته طبيعی است که يک مهندس مکانيک نيز می‌تواند بعد از مدتی همان کارها را انجام دهد، اما در شرايط مساوی، يک مهندس خودرو، فضای فکری مناسبتر و مهارتهای بيشتری دارد و اين موضوع به‌طور خودکار باعث می‌شود که اين شخص نسبت به يک مهندس مکانيک، حداقل دو سال در صنعت خودرو و صنايع وابسته جلوتر باشد .

  2- با توجه به جديد بودن رشته و تخصصی بودن و هچنين وجود نداشتن اساتيدی که خود در اين رشته تحصيل کرده اند ايا پتانسيل علمی برای انتقال دروس اين رشته در اساتيد فعلی وجود دارد يا خير؟

  اکثر اساتيد اين دانشکده دارای تجربه چندساله در صنعت خودرو در قسمتهای مختلف هستند. اصولا اين مجموعه براساس نيازهايی که در اين صنعت تشخيص داده‌اند، اين رشته را پايه‌گذاری کرده‌اند. البته طبيعی است که هر رشته جديدی به مرور زمان رشد و توسعه می‌يابد .

  3- ارتباط اين رشته با صنعت و درگيری اين دو در چه حد است؟

  اين رشته اصولا برمبنای نظرات و مسائل صنعت طراحی شده است و خودروسازی خود نيز در تکامل اين رشته نقش مهمی دارد. کارآموزان اين رشته در خودروسازی‌های بزرگ و صنايع وابسته به آن کار می‌کند و پروژه‌های کارشناسی ارشد تمامما با مشارکت صنعت و موضوعی در رابطه مستقيم با مسائل اين صنعت طراحی و اجرا می‌شود .

  4- در مقايسه با يک مهندس مکانيک برای اخذ کار شانس کداميک بيشتر است؟(از نظر صاحبان صنايع) مسلما در صنعت خودرو، يک مهندس خودرو اولويت دارد. البته اين موضوع در مقطع کارشناسی ارشد ثابت شده است. اما تا ورود اولين دوره کارشناسان اين دانشکده به بازار و عملکرد خوب آنها در صنعت بايد برای قضاوت نهايی تامل نمود .

  5- آيا اين رشته به اندازه کافی برای دانشگاه های معتبر آمريکا و اروپا شناخته شده اند تا برای ادامه تحصيل خارج از ايران و گرفتن فاند،شخص دچار مشکل نباشد؟ در مقطع کارشناسی ارشد به دکترا کاملا شناخته شده است و بسياری از فارغ‌التحصيلان ما براحتی وارد مقطع دکترا در دانشگاههای معتبر آمريکا و کانادا شده‌اند. در مورد کارشناسی نيز به کارشناسی ارشد، مسلما با توجه به توانمندی دانشجويان ما و جديد بودن اين رشته در سطح دنيا، اوضاع کاری و تحقيقاتی نسبت به بسياری از رشته‌ها از جمله مکانيک بهتر است .

  6- به طور کلی آينده رشته برای تحصيلات خارج از ايران دارای ابهام است؟ خير، هيچ مشکلی برای ادامه تحصيل وجود ندارد .

  7- چارت دروس بر چه اساسی است و آيا با علم روز دنيا در زمينه خودرو تطابق دارد يا مانند ساير رشته ها عقب افتادگی خاصی دارد؟(ذکر اين نکته بسيار تاثيرگذار خواهد بود) اين رشته کاملا به‌روز طراحی شده است. برای آشنايی بيشتر بايد برنامه‌های ما را ديگر دانشگاهها مقايسه کنيد .

  8- آيا زمينه کاری مناسبی برای دختران فارغ التحصيل اين رشته وجود خواهد داشت؟ همچون ديگر رشته‌های مهندسی می‌باشد .

  9 - رقابت در کنکور ارشد با مهندسين مکانيک و طبق چارت دروس خواهد بود يا طبق دروس خودرو؟ متاسفانه امتحان ورودی کارشناسی‌ارشد در تمام رشته‌ها از دروس پايه است و از آنجا که در پايه مهندسی خودرو با مهندسی مکانيک مشترک است،‌ البته منتظر هستيم تا سری اول کارشناسان ما فارغ‌التحصيل شوند و حتما در آن موقع دروس خاصی را وارد کنکور خواهيم

منبع :http://www.iust.ac.ir