Катедра "Машинни елементи" има 40-годишна самостоятелна история в развитието на изследователската дейност в почти всички направления на научната специалност "Машинознание и машинни елементи". През 1998 г. към катедрата, като научно-преподавателски състав и материална база, се присъединява лабораторията по "Техника и технология на неметалните материали". Това обединение съществено разширява и обогатява обхвата на научните изследвания в новата катедра "Машинни елементи и неметални конструкции". Двата научни колектива бързо се опознават и сработват, което се оказва много ползотворно както за обема, така и за качеството на научната дейност. В обединената катедра, наред и съвместно с машинните елементи, се развиват още две научни направления - "Полимерни материали и композити" и "Безразрушителен контрол и диагностика на материали, възли и изделия" - фиг.1.

От настояща гледна точка изследванията в областта на машинните елементи тематично могат да се обособят в три групи – фиг.2. Първата група обхваща научни и приложни разработки посветени на товаронасимостта и работоспособността на зъбни предавки. Исторически тук се включват изследвания посветени на:

• вълнови предавки (проф. Г. Димчев ) и планетни предавки (проф.К. Арнаудов);
• товароносимост и надеждност на синтеровани зъбни колела в т.ч. моделни изпитания на умора (доц. П. Колев ) и на малкомодулни зъбни колела (проф. Г. Димчев и проф. Л. Димитров);
• теоретични и експериментални изследвания на умора и на контактна якост на зъбни профили (проф. Л. Димитров);
• разработване на стендово оборудване, на методики за изпитване и провеждане на ресурсни изпитания върху зъбни предавки с цел окачествяване на нови конструкционни материали;
• геометричен синтез на спрегнати зъбни профили за получаване на предавки със специфично технологично предназначение;

Втората група обхваща изследвания посветени на трибологията на машинните елементи, възли и системи. През 1977 год. проф. К. Захариев обособява в катедрата лаборатория по трибология. С негово активно участие се провеждат ред научно-приложни изследвания посветени на триенето и износоустойчивоста на антифрикционни двойки, като плъзгащи лагери и направляващи, съдържащи импрегнирани със смазка металокерамични материали.

Съвременните трибологични изследвания в катедрата са посветени на:

• създаване и изследване на антифрикционни композити на базата на СВМПЕ, модифициран с масло, МоS2, графит и др. (доц. А.Янков); получените материали имат много висока износоустойчивост и са подходящи за използване при плъзгащи лагери и за защита на повърхности от ерозия и абразия;
• експериментално изследване и моделиране на еластични и демпфиращи свойства на тънки смазочни слоеве (доц. П. Колев, доц. А. Янков); определянето на коравината и демпфирането на масления слой има определящо значение за динамичното поведение на плъзгащи и търкалящи лагери, зъбни и гърбични механизми;
• изследване на трибологични параметри и КПД на висши кинематични двойки (доц. Ст. Кавалджиев); прогнозиране на коефициента на триене, износоустойчивостта и енергийните загуби при транслиращи и ротиращи антифрикционни възли;

Развитието на компютърната техника и навлизането в употреба на софтуерни продукти от висок клас, съдържащи CAD/CAE системи, създава нови възможности за моделиране, изследване и симулиране на състояния и процеси в машинните елементи. Обособява се самостоятелна група научни изследвания посветена конкретно на:

• геометрично моделирате на възли и системи с последващо параметризиране и класификация (проф. Л. Димитров, гл.ас. П. Недялков);
• симулационно моделиране и изследване на якостно и деформационно състояние, модален и флуиден анализ;
• динамично моделиране на механични системи, хармоничен и спектрален анализ;
• експериментано изследване и мониторинг на машинни елементи, възли и системи;

Другите две научни направления в катедрата имат активно развитие – фиг.1. Така например в областта на полимерните композитни материали се работи върху:

• получаване, модифициране и окачествяване на конструкционни композити на база на стъклопласти, полимербетони, СВМПЕ и др. Развитието в това направление се води от доц. Ф. Раденков и резултатите достигат до реални приложения в практиката;
• създаване на композити с ясно изразени изолиращи или електропроводящи свойства и реализиране с тях на конкретни технически изделия;
• получаване и изпитване на градиентноструктурирани композити, чиито свойства се променят по дебелина на материала;
• физико-механични изпитания, технологии и приложение на инженерни адхезиви, защитни и антифрикционни слоеве и покрития (доц. В.Диков);

Второто сравнително ново научно направление в катедрата е свързано с дефектоскопията, която е една от най-добре структурираните в научен, организационен и нормативен план области на техниката. Лабораторията по безразрушителен контрол и диагностика, създадена от доц. д-р Б. Йочев, разполага със съвременна апаратура, подготвени и квалифицирани кадри и натрупан богат изследователски опит от участия в Eвропейски рамкови програми и международни изследователски проекти. По-конкретно разработките могат да се класифицират като:

• изследвания върху възможностите за практическо приложение безразрушителни методи и средства за контрол и диагностика на материали, възли и съоръжения; колективът на лабораторията, в сътрудничество по проект от V-рамкова програма на ЕС, е създал и защитил оригинална методика за непрекъснат ултразвуков контрол на заваръчни шевове от алуминиеви сплави за нуждите на авиационната промишленост;
• контрол на свойствата и структурата на композитни материали и покрития;
• непрекъснат безразрушителен мониторинг на механични системи и съоръжения, в т.ч. с използване акустични средства и термовизия;

Освен систематизираните съгласно фиг.1 и 2 изследвания, в кат. МЕ и НК се работи още и по проекти, свързани с:

• проблеми на автоматизацията на единичното и дребносерийното производство (проф. Л. Димитров);
• научно обслужване на предприятия като ХЕС- АД, гр. Ямбол, „Пролет“ гр. Димитровград и други;
• вибро и шумова диагностика на търкалящи лагери – разработка на методики за изследване и лабораторно оборудване (доц. Д. Ралев);
• създаване на оригинална инструментална екипировка за изделия от пластмаса, алуминиеви сплави и листов материал.