要求申请者有较好的数学、物理基础，且对机器的构造及其工作原理感兴趣，同时能乐于维修及研究开发其他功能。另外，学习过程会涉及很多计算和实践性实验，所以要求学生要有很好的实验仪器操作能力，并能够熟练使用计算机软件，如CAD、FEA等。
1、能量大类，主要涉及的学科有：能量、摩擦、燃烧、流体这几大类。能量的主要研究方向：能量及流体，主要包括风能、水能的能量转换，能量转换系统及其设备的设计制造，能量系统及热力学，能量应用（加热/通风/空调及制冷用能），能量及环境，环境能量技术评估，热物理学，太阳能，清洁能源，清洁能源技术。申请所需相关背景：申请此方向需要有很强的物理学基础；当偏流体学相关时，那么申请者相应的流体力学、空气动力学，热力学等相关背景；如果有能量系统整体研究则要有很好的数学建模能力；在能量转换系统设备制造这一领域，则要有很好的Design and Manufacturing相关背景。摩擦的主要研究方向:摩擦时能量的转换，同热物理学结合非常紧密，并同新型材料的研究开发结合，对某些材料的相关摩擦性能进行研究。申请所需相关背景：物理学的研究内容之一，所以申请此专业一定要有好的物理背景。除此之外根据不同的方向应有热力学或材料学相关背景。燃烧的主要研究方向：燃烧，燃烧及推进，燃烧及能量，能量转换，燃烧及热传递，电气推进，涡轮及推进，汽车工程中内燃机的燃烧研究等。申请所需相关背景：同摩擦一样，物理背景必不可少，热力学非常重要。当然如果是偏向设备的话，那么就需要机械的设计制造与控制背景了。流体的主要研究方向：主要针对两大主要方向：航空航天领域和能量领域。前者有空气动力学，推进，空间探索系统，后者有水电、风电为主的流体能量转换。另外还有环境及生物流体力学，流体动力学，流体物理学，热力学，物质专业。申请所需相关背景：如果从事理论研究，则对物理、数学建模和流体力学要求非常高，如果是偏相关设备的研究则要很好的机械背景。具有物理、流体力学、热力学、空气动力学等理论研究背景的申请者选择以上几个方向。
2、材料大类，主要涉及机械领域内的纳米微米材料，聚合工程，生物机械纳米微米机械材料的主要研究方向：纳米技术的不断发展给机械领域提供了一种全新的材料选择的可能。目前和机械交叉的研究领域主要集中在：高级材料学，材料及固体力学，材料及机械系统，材料加工，材料机械特性，材料力学，材料力学及制造。申请所需相关背景：需要有很强的材料学背景，同时要求有固体力学，材料力学，工程力学背景。聚合工程的主要研究方向：主要通过分子聚合技术为机械领域提供新型材料申请所需相关背景：需要有很好的高分子材料相关背景，同时对材料力学的要求也比较高。. 生物机械的主要研究方向：生物机械，生物力学，生物机械工程，生物材料与设备，材料力学，生物传感器，纳米技术，活细胞封装，工程生物力学，生物医学机械工程，神经工程学，整形外科工程，感觉及神经系统研究，运动生物力学，人造心脏。申请所需相关背景：这是典型的新兴学科同传统基础学科结合的表现。总体来说，此方向需要生物学，机械工程和医学知识三个领域的知识背景。单纯的生物或医学背景是很难适应此学科的要求的，需要在具备机械背景的同时拥有生物，或者医学知识，尤其是生物学知识。这里所说的机械背景主要指机械中基本的制造，力学，材料背景。但要求不会像前面几个学科中对纯力学或材料背景那么高的要求。另外对于神经工程学，感觉及神经系统研究，人造心脏这些方向，处了需要医学、生物学、工程学知识外，还要有很好的EE背景（信号模拟，信号传输等）。
3、制造，主要包括设计和制造两大方向设计的主要研究方向：机械设计，产品设计，设计方法学，计算机辅助设计，工程设计申请所需相关背景：设计在国内主要以工业设计学院的形式设置。ME中的Design，适合的申请者一般具有机械理论基础（分具体机构和整体制造流程理论两大方面），同时又有设计基础——包括一定的艺术功底（素描），电脑绘图软件（Photoshop，ProE等）的运用。制造的主要研究方向：计算机辅助制造，产品实现，高级制造，制造科学，制造系统，纳米制造。申请所需相关背景：国内ME学生的主要申请方向集中于此，而且多集中于机械制造和计算机辅助制造。对于此专业的学生，申请首先需要基本的机械工程学背景，包括：机械原理，机械制造和固体力学背景。另外，对于产品实现，高级制造和计算机辅助制造，一定要有很强的计算机背景，包括计算机语言编程，设计软件的使用；纳米制造则首先要有很好的纳米技术应用背景，然后具备一定的工程学知识。
4.系统控制，控制/设计/制造，控制及动力学，控制/机器人/仪表，动力学系统及控制，动力学系统/控制及机械人，旋转机械动力学，动力学/振动/声学，系统动力学及控制，系统识别及控制，系统/测量/控制，智能机械系统，智能交通系统，机械系统，非线性动力学及适应控制，非线性飞行控制，机械人学，机械人及控制，机械人及动力学，机械人及自主系统，机械人及人机交互，转动体动力学，自动化，自动推进系统，自动巡航系统
申请所需相关背景：需要数学、计算机语言编程、基本的EE相关背景(电子电路知识)、控制的鲁棒与最优控制、鲁棒多变量控制系统、大规模动态系统、多变量系统的标识、最小最大控制与动态游戏、用于控制 与信号处理的自适应系统、随机系统、线性与非线性评估的设计、随机与 自适应控制等等，同时根据不同侧重点，应有相应的设计制造、动力学、仪表等相关背景。
总体来说，各方向的申请难度如下：最难申请的：系统与自动控制，MEMS，计算机辅助工程。其次：制造，设计。较易申请的：纳米材料，生物机械，聚合工程。
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