一个美国机械工程师眼中的基础（特别针对大学生）

布衣尘埃 · 发表于 2023-2-6 09:44:11

注：这篇文章是英文，以前转载发过一次。这里我自行翻译了前半部分，只贴译文。翻译水平也不高，看个大概。这里重发一篇，是因为看到这里很多学机械的大学生，不知道大学期间应该学什么。这位美国工程师写得非常好，可以借鉴。如果再来一次大学，我也一定按照他说的那样拼命的学习。

以下是译文：

我写的如下这些建议，希望你不要泄气或厌恶。如果让我重过一次，我会把它给我自己看。如果现在招人，我会招这样的学生。

第一，Solidworks/ProE/AutoCAD/Rhino/Blender/CATIAand GD&T这些不是拿到工程师学位的技能要求，成为工程师不是一个画图员，就像在简历上说你会office一样，花点时间你能轻松学会它。个工程师，是那种可以实实在在建造火箭和微型发动机的。我不反对分数制，不是很在乎它，因此这里我不是讨论如何得最高分。)

现在，下面这些是你在大学四年中需要熟练掌握的。

阅读维基百科

1、编程：从Matlab/Python开始，接着C++。举个例子，要达到用这些语言可以自己编写一个图像引擎。为什么？因为这能让你把矢量、阵列、变换图形化，并通往高维代数。要确保你能理解和应用Runge-Kutta算法，这样才算学好。不要只是用windows，也要领略一下Linux或Mac的风采。要能理解batch/shell脚本语言的原理，并能把利用重要的开源脚本搭建自己的脚本。如果你在一年级或二年级什么事也没干，确保一定要精通这些。

2、线性代数和微分方程：现在大部分机械工程的大纲都要求尽早学这门课，但很少有机械工程师能真正理解，它们是机械工程的根本，再怎么强调都不过分。很多机械专业教授都不理解线性代数的重要性，把它教砸，去听计算机、数学专业老师开的课。或去Youtube听GilbertStrang 的课。把它和编程结合，进行数值仿真。不要等编程学完，再学它们。

3、统计学：学两遍，第一年学，高年级再学。这是唯一一个任何专业都非常重要的一门课。

4、工程数学：空间变换、傅里叶分析、复变函数、位势理论、偏微分方程组、插值/曲线拟合、优化理论。结合编程技能，实践它们。如果认为有些没用跳过去，都是错误的。好的工程师每天都用它们。-

5、动力学/高等动力学：听物理系的力学课，机械的教授总是用代数的方法对待力学，对概念解释不够好。你的目标是能独立建立复杂机械的FBDs（注：应该指自由体受力图)，能写出经典的随时间变化系统的自治/非自治、线性/非线性微分方程，熟悉指标记法，张量和算子空间，你的编程经验可以帮助你。

6、静力学/固体力学：精通铁木辛柯的弹性理论，即使花去你的余生。如掌握了第2点，你应该能知道SFDs和BMDs的无效和莫尔圆概念。要尝试把简单的例子图形化，其实这并不简单。使用你的编程技能去解ODEs方程（常微分方程）的数值解。

SWehpwO">7、振动理论：如果你熟练掌握了第2点，这会比较轻松。振动理论主要是研究二阶、齐次/非齐次、自治/非自治、变参/非变参常微分方程。如你掌握了第5点，你会知道怎么计算响应、地震扰动、减震、旋转机械等。掌握第6点，可以解决板、梁的振动问题。同时掌握2和4，应能够解多自由度系统，掌握模态分析方法。在这里还要学习耦合的SHO/QHO概念。% @( d/ s8 a$ A/ A# e, M5 q, w3 j

8、热力学/流体力学：我不适合对这部分内容发表意见，但它们在本科阶段并不难，并且主要是应用微分方程和连续介质力学。. ^+ }& v9 A0 G, b# ]3 z

如果你按上面执行了，以后就是对你上面所学的简单应用。这是一个机械工程师应该真正掌握的，数学和物理。你以后碰到的一切专业问题，都是特定的任务，只是针对上面领域的应用与扩展，以后你会开始碰到一些的专业术语，不要被专有名词和术语吓到。

爱好者和数学家也设计机器，但机械工程师不从零开始。我们遵循工业标准，组合并匹配已有组件，用已有的算法来创造新东西，例如运动链、连杆综合和设计。确保读过齿轮、机械学、4连杆机构、凸轮、间歇传动轮。有可能工程师创造这些机构并不在行，一个技师或工人会做得更好，但你能用固体力学知识去设计一个好零件，承受极大的冲击力。

忽略掉“制造”、“产品工程“课程，因为在学校教这些，毫无价值。你不可能在教室里精通制造，你也不可能在学校学会设计一个好机器。那些公理设计原理、产品生命周期管理、甘特图、头脑风暴都是胡说八道。没人真的那样做，那样做的人，不是工程师。

如果你想了解制造，粗读一下RobThompson的《面向设计的制造方法》，去跟车间的人交谈，去看youtube上的how it’s made。想去了解产品设计过程，去看Kickstarter。

不要浪费时间在概述或介绍类课程上，不要参加不感兴趣主题的讨论课。应该参加承诺展示你数学、方法或酷视频的讨论课。要时刻关注这样的案例研究：清楚详细的展示如何利用数学或实验对系统进行建模或实现。避免‘设计’研讨（通常来自Wharton、Sloan 或Kellog商学院），这些看着美好，但毫无用处。

参加所有实验课，只要你负担得起。在实习车间，有空余时间去看别人如何工作。使用哪里设备，直到弄坏，你已经为这买了单。尽可能犯错，但不要在车间那里打闹。