معرفی رشته مهندسی خودرو

معرفی رشته مهندسی خودرو

هدف

امروزه در اکثر جوامع پيشرفته و توسعه يافته نميتوان نياز به خودرو به معنی عام آن را در زندگی شخصی و اجتماعی انسانها ناديده گرفت. انواع خودروی سواری، موتور سيکلت‌ها، اتوبوسها و مينی‌بوس‌ها در شهرها و اتوبوسها، کاميونها و تانکرها در بين شهرها، تراکتورها، انواع ادوات کشاورزی در روستاها، و کاميونها، لودرها و انواع تجهيزات راهسازی متحرک، از جمله کاربردهای اوليه و بديهی خودروها محسوب می‌شوند. البته کلمه خودرو معادل فارسی کلمه Vehicle است که قطارها، کشتی‌ها، هواپيماها و حتی فضاپيماها را نيز شامل می‌شود. اما مهندسی خودرو، به‌طور خاص با مواردی سروکار دارد که بر روی زمين حرکت می‌کنند و هم‌اکنون اکثر آنها دارای موتورهای احتراق داخلی هستند. البته با پيشرفت فناوری‌های جديد و افزايش روزافزون قيمت سوختهای فسيلی و همچنين افزايش مسئله آلودگی در دنيا فناوری‌های نوينی در اين زمينه به‌کارگرفته شده است و امروزه خودروها فقط از موتورهای احتراق داخلی استفاده نمی‌کنند. در ميان اين فناوری‌های برتر می‌توان به خودروهای برقی، هيبريدی،‌سلولهای سوختی و همچنين استفاده از توربينها در خودروها اشاره نمود.

خودروهای مورد بحث از قسمتهای مختلفی تشکيل شده‌اند: قوای محرکه و سيستم انتقال قدرت، شاسی و چرخها، سيستم تعليق و ترمز، سازه و بدنه، تزيينات داخلی، سيستمهای برقی، سيستمهای تهويه و ديگر سيستمهای جانبی. مهندسی خودرو، رشته‌ای است که طراحی، ساخت، بهينه‌سازی و تعمير انواع مختلف خودرو را در برمی‌گيرد. اما از آنجا که خودرو، ابزاری است که از مجموعه‌های مختلف تشکيل شده‌است و دارای کاربردهای متفاوتی است، اين رشته، ترکيبی از علوم مختلف کلاسيک و مدرن شامل علوم مختلف، مهندسي مانند مکانيک، الکترونيک، مواد و حتی علوم مديريتی است و از اينرو رشته‌ای کاربردی و کاملا جذاب است. به‌عبارت ديگر، مهندسی‌خودرو يک رشته ميان‌رشته‌ای و فراگير است. چنين رشته‌ای نتيجه پيشرفتهای بشر در اواخر قرن بيستم است.

در ابتدای قرن بيستم که علم و فناوری به آرامی در کنار هم حرکت را شروع نمودند رشته‌های دانشگاهی همچون فيزيک، رياضی و زيست‌شناسی عموما با مبنای علمی آغاز شدند. بعضا برخی از علوم مهندسی مانند مکانيک، برق، عمران که از دل علوم پايه منفک‌شده بود، نيز سربرآوردند. اما در نيمه دوم قرن بيستم با رشد انواع فناوری، مخصوصا فناوری اطلاعات و ارتباطات، علوم و فنون مختلف و در کنار آنها، رشته‌ها و دوره‌های دانشگاهی نيز رشد فزاينده و انفجاری را شاهد بودند، به گونه‌ای که تقريبا هر پنج سال يکبار حجم دانش توليدشده در دنيا دو برابر کل گذشته می‌شد. لذا در دهه‌های منتهی به قرن بيست‌ويکم، ابتدا گرايشهای مختلف در رشته‌ها بوجود آمد و سپس رشته‌های جديد تخصصی‌تر ايجاد شد. در قرن اخير اين گرايشها متناسب با کاربرد گسترده و نياز به استفاده از علوم مختلف از دل دانشکده‌های سنتی جدا شده و دانشکده‌های مستقلی را بوجود آوردند.

بدليل رقابت شديد در بازار جهانی خودرو شرکتهای سازنده خودرو ناگزير به بالا بردن سرعت توليد و کيفيت محصولات خود بوده و علاوه بر اين می‌بايست به نيازهای فرهنگی و اجتماعی و مسائل مربوط به آلودگی محيط زيست نيزتوجه نمايند . مهمترين شرط برای تحقق چنين اهدافی توجه به تربيت مهندسين مجرب و آشنا به تکنولوژی روز است. دانشگاه علم‌ و صنعت ايران به‌عنوان اولين دانشکده‌ در ايران و خاورميانه در سال 1379 کار خود را با جذب دانشجو در مقطع کارشناسی‌ارشد آغاز نمود. اين دانشکده به منظور تربيت نيروی متخصص برای صنايع خودروسازی کشور و صنايع وابسته به آن طراحی و تاسيس شده است و هم‌اکنون با شرکتهای بزرگ کشور همچون ايران‌خو‌درو و سايپا همکاری نزديک دارد. بسياری از دانشجويان دانشکده بورسيه مستقيم خود اين گروههای صنعتی بوده‌اند و هم‌اکنون مستقيما در آنجا مشغول به‌کار هستند.

طراحی‌ سرفصلهای آموزشی در مهندسی خودرو به گونه ای صورت گرفته تا دانشجويان با مراحل مختلف طراحی، ساخت و آزمايشهای استاندارد مهندسی خودروها و در نهايت تبديل ايده به محصول واقعی آشنا شوند. دانشجويان اين رشته با کسب آمادگی حين مطالعه دروس در راستای تحقيقات ابتدا درسی به نام سمينار را می‌گذرانند و متعاقبا پايان‌نامه خود را اخذ می‌نمايند. در سمينار دانشجويان با راهنمايی استاد راهنما و با مجوز دانشکده می‌توانند به بررسی انواع تکنولوژيهای روز دنيا بپردازند. در مرحله انجام پايان‌نامه، عموما دانشجويان با کمک استاد راهنمای خود با ارتباطی که با بخشهای مختلف شرکتهای خودروسازی بزرگ کشور برقرار می‌کنند، ‌پروژه‌های کاربردی تعريف می‌کنند و اگر کار تحقيقاتی آن در حيطه کامپيوتری باشد،‌ در دانشکده به کار تحقيق ادامه می‌دهند و اگر کار آزمايشگاهی مورد نياز باشد در آزمايشگاههای دانشکده و يا يکی از زيرمجموعه‌های شرکتهای خودروسازی‌ تحقيقات زير نظر استاد راهنما ادامه می‌يابد. دانشجويان عملا تحت اين فرآيند، هرچه بيشتر با صنعت خودرو از نزديک آشنا می‌شوند.

رشته مهندسی خودرو دارای سه گرايش مختلف قوای محرکه، سيستم تعليق و سازه و بدنه خودرو می‌باشد که در ادامه به معرفی هريک از اين رشته‌ها به صورت جداگانه پرداخته شده است.

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 به Hyperworks، 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 تماما 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 کرد.