申請美國機械工程(ME)專業(yè)需要有良好的工科背景，例如非常優(yōu)秀的數(shù)學和物理學的基礎;需要良好的動手能力，例如參加過各種競賽(比如比較泛濫的機器人大賽)即是動手能力的體現(xiàn);需要良好的計算機專業(yè)背景，例如編程能力。中國的專業(yè)設置同美國高校是有些差異的，中國是小專業(yè)，美國是大專業(yè)。比如說機械工程(ME)相關專業(yè)，中國就有機械工程、車輛工程、自動化等等。如果再細化分，還會有很多。但是美國95%以上的學校，就是一個機械工程(ME)專業(yè)，而我們細分化的那些方向變成了這個專業(yè)下的concentration，這個concentration則憑借個人興趣和愛好去選擇。
說起來機械工程(ME)的歷史其實還要追溯到古希臘和中國，那時螺旋泵、蒸汽機、鐘、地震儀等的發(fā)明，可是現(xiàn)在中國在ME領域的研究已經(jīng)落后了一大步。美國最早開設工程專業(yè)的學校有三所：U.S. Military Academy、Norwich University和Rensselaer Polytechnic Institute。
機械工程(ME)專業(yè)領域非常多樣化，甚至每個機械工程師可能與他的同事做的事情都有不一樣的地方。本文我們把ME分為以下三大類進行說明：
1)Energy能量類
Energy是ME和物理學的基礎領域，Energy的形式包括熱能、輻射能、動力學、電氣、化學、核能等。它主要是側(cè)重于從一種能量轉(zhuǎn)化為另一種更有用的能量，能量的來源既有可再利用的(例如太陽能、風能、流體動力、地熱和生物能量)，也有不可再用的(例如石油、天然氣、煤和鈾)。
以University of Michigan為例，Energy的研究領域大概包括：IC engines and engine systems design內(nèi)燃機和發(fā)動機系統(tǒng)設計;Combustion燃燒;Pollutant formation污染物質(zhì)的形成;Simulation of vehicle systems車載系統(tǒng)仿真;Computational methods for reacting flows反應流的計算方法;Microscale power generators微型電力發(fā)動機;Self-assembled nanostructures for energy applications用自組裝納米結(jié)構實現(xiàn)能源利用;Nanostructured energy conversion devices納米結(jié)構能量轉(zhuǎn)換裝置;Concentrated solar power system專注太陽能系統(tǒng);Laser techniques for combustion diagnostics用激光技術進行燃燒診斷;Materials and systems for energy storage能量儲存的材料和系統(tǒng)。
我們上面說了，Energy方面涉及到能源的方方面面。但是這里面就會與其他的專業(yè)有很多的交叉，比如說EE也涉及到能源，Chemical Engineering 也涉及到能源，核物理或工程也涉及到能源。那么他們之間有什么差異呢?這是很多申請都關心的問題，其實這點說起來非常簡單，ME更加偏向于設備的研究和學習，EE則是能源的存儲和傳輸方面的研究和學習(電能)，其它專業(yè)下的那些更多的是原理層面的研究和學習。在這里我們要額外再說一下EE下的Energy，在EE里的Energy一般指的是強電。從傳統(tǒng)的分法來分，EE分為強電和弱電兩個方向。而EE下的Energy 主要的一個是電力的傳輸和存儲。我們知道，電能在傳輸?shù)倪^程當中是有損耗的，而這個損耗是由于傳輸材料本身的電阻產(chǎn)生的。所以現(xiàn)在研究傳輸很熱門的研究都是材料，超導材料(與Material Science 相交叉)。而電力的存儲也是變相的材料問題，也是與Material Science交叉的部分。
整個ME的申請都需要申請者有比較強的物理知識，Energy也不例外，這是申請方面。從就業(yè)來說，機械工程師關注的是能量機械學——能量如何產(chǎn)生、儲存和運動。很多機械工程師是在industry里就業(yè)，從事與電能、天然氣和石油相關的職業(yè);還有很多機械工程師在從事太陽能、風能和地熱系統(tǒng)的開發(fā)，期待著這些能源能為傳統(tǒng)的燃料做補充甚至替代燃料。機械工程師還關注能源的利用，包括發(fā)明更多燃料消耗低的汽車、發(fā)動起和其它裝置。另外還有機械工程師在關注熱能對系統(tǒng)和機器上的影響。
2)Manufacturing制造類
為了不斷提高操作效率，機械工程師會設計和制造一系列的機器與系統(tǒng)。空氣污染控制、自動化、物料搬運和設備運轉(zhuǎn)技術都是專注于制造類的工程師所專注的領域。
依然以University of Michigan為例，學校在該Manufacturing方面所研究的領域包括：Nanotube structures and devices納米管結(jié)構和設備;Mass customization and systems大規(guī)模定制系統(tǒng);Laser welding and joining(fabrication and modeling)激光焊接和連接(制造和建模);Reconfigurable manufacturing可重構制造;Laser micromachining激光微加工;Precision manufacturing精密制造;Biomedical devices生物醫(yī)學設備;Metal ultra high speed cutting金屬超高速切削;Global health design全球衛(wèi)生設計;Affordable medical device design負擔得起的醫(yī)療設備設計;Sustainable machining processes and systems design可持續(xù)的機器加工和系統(tǒng)設計。
這個大方向不僅僅需要物理方面的知識，還有很多知識是和計算機相交叉的。比如說在這個大方向下的自動化，不僅僅涉及到ME的知識，還涉及到EE和CS的知識。我們在IE的部分已經(jīng)說過，IE的發(fā)展是來源于ME的，就是為了解決大規(guī)模生產(chǎn)的時候的問題。(這又在某種程度上說明了工科的交叉，當然這也是現(xiàn)代學科發(fā)展的一個趨勢)。一般來說這個方向的學生都會學習：機械原理，固體力學等等課程。因為這個專業(yè)方向有個特點，新興方向非常依賴計算機工具，比如說在設計東西的時候，需要計算機輔助，因此它的很多知識與計算機相交叉。從申請方面來說：由于美國的大專業(yè)制，大部分我們的ME學生，自動化學生，車輛工程等大ME類的學生，以及部分學習物理的學生，都適合學習這個方面。
3)Design Mechanics設計力學類
該領域主要是設計消費者和工業(yè)界所需的設備，家用電器、汽車、計算機硬件、工廠設備、宇宙飛船、飛機，所有這些任何需要機械運動的東西，都是由該領域的工程師來設計的，當然很多時候是與其它領域的設計師一起完成的，比如說計算機硬件設計，不僅僅要考慮到工程特性的設計，如耐用性等，也需要考慮到外觀設計，而這就需要和計算機領域的專業(yè)人士一起來完成。其中一個越來越受機械工程師關注的領域是醫(yī)學生物技術，多數(shù)是做一些生物醫(yī)療器械，而這個方向又跟材料科學，EE和CS相交叉了。
在University of Michigan的Design領域，它有這些研究方向：Micro and nano precision systems微型和納米精度系統(tǒng);Smart structures and materials智能結(jié)構和材料;Nanoscale systems納米系統(tǒng);Compliant mechanisms柔性結(jié)構;Multidisciplinary design optimization多學科設計優(yōu)化;Assembly， disassembly and supply chains組裝、拆卸和供應鏈;Medical device design醫(yī)學設備設計;Global health design全球衛(wèi)生設計;Sustainable design of products， processes， and policies可持續(xù)的產(chǎn)品、流程和政策的設計。
好的設計工程師要求對客戶需求、服務環(huán)境、工業(yè)標準、材料、生產(chǎn)過程和公差有一個深入的了解。為了使設計工程進展順利，CAD通常是必備工具，比如計算、建模和模擬。學習該領域的申請者對CAD不會陌生，幾乎所有的物理產(chǎn)品和工具是這樣設計出來的。
在申請的時候，需要具有很強的力學相關的知識，以及機械理論方面的基礎知識(分為整體制造和流程理論兩大分支)，這里又會跟工業(yè)設計有一些交叉。但是與工業(yè)設計還是不一樣的。工業(yè)設計是偏向于藝術類的專業(yè)，需要申請者有很強的藝術功底，在申請過程中也需要提交作品集。而在ME里的設計，并不需要這些條件。因為他們的Design 更多的是可行性的設計，比如設計一款手機的外殼，使用一種材料，是否可以達到一定的強度以起到保護手機的作用，同時厚度又不會太厚。而美觀的設計那是工業(yè)設計里需要學習的。