美国机械工程专业主要可以分为以下几个研究方向：

能量方向

能量转换系统及其设备的设计制造

能量系统及热力学

清洁能源技术

太阳能、风能、水能等

摩擦方向

摩擦系数、磨损和润滑研究

新型材料在摩擦性能方面的研究

燃烧方向

燃烧化学、燃烧动力学和污染物排放控制

发动机、锅炉和火箭发动机等设备的设计和应用

流体方向

流体力学、流体动力学和流体传输

空气动力学、推进、空间探索系统

材料方向

纳米微米材料、聚合工程、生物机械

高级材料学、材料及固体力学

分子聚合技术为机械领域提供新型材料

制造方向

机械设计、产品设计、设计方法学

计算机辅助设计（CAD）、工程设计

计算机辅助制造、产品实现、高级制造

控制方向

计算机辅助工程（CAE）、系统与自动控制、微电子系统（MEMS）

机器人技术、自动化控制系统

其他方向

先进制造技术、航空航天工程、可持续能源、智能制造

申请美国机械工程专业时，学生需要根据自己的背景和兴趣选择合适的研究方向，并准备相应的申请材料。一些知名院校如麻省理工学院（MIT）、斯坦福大学和加州大学伯克利分校等，在机械工程领域具有很高的声誉和研究实力。