応用設計

科目基礎情報

学校	鹿児島工業高等専門学校	開講年度	令和06年度 (2024年度)
授業科目	応用設計
科目番号	1121	科目区分	専門 / 必修
授業形態	講義	単位の種別と単位数	学修単位: 2
開設学科	機械工学科	対象学年	4
開設期	通年	週時間数	前期:2 後期:2
教科書/教材	機械設計製図テキスト　手巻ウインチ　長町　拓夫　　コロナ社
担当教員	椎 保幸

到達目標

手巻きウインチの設計作業を通して、座学で学んだことを機械設計にいかに応用するかなどの設計手順を学習する。また、３次元CADを使ったモデリングおよび構造解析を通して、設計作業に有用な最新の技術を学ぶことを目的とする。

ルーブリック

	理想的な到達レベルの目安	標準的な到達レベルの目安	未到達レベルの目安
３次元CADの基本概念および基本操作が説明できる。	３次元CADの基本概念および基本操作を理解し、製品の２次元の図面から独力で３Dモデル化することができる。	３次元CADの基本概念および基本操作を理解し、助言を受けながら図面をもとに製品を３Dモデル化することができる。	３次元CADの基本概念および基本操作を説明できない。
手巻きウインチの基本構造と設計方法の概要が説明できる。	手巻きウインチの基本構造と設計方法の概要を理解し、設計を進めるにあたって適切な作業スケジュールを立て実行することができる。	手巻きウインチの基本構造と設計方法の概要が理解でき、設計作業を行うことができる。	手巻きウインチの基本構造と設計方法の概要が説明できない
ロープの選定、巻胴の設計、歯車装置の設計ができる。	ロープの選定方法、巻胴および歯車装置の設計方法を理解し、適切な製品を設計することができる。	ロープの選定方法、巻胴および歯車装置の設計方法を理解し、設計作業を行うことができる。	ロープの選定方法、巻胴および歯車装置の設計方法が説明できない。
ブレーキ装置、つめ車装置、軸の設計ができる。	ブレーキ装置、つめ車装置および軸の設計方法を理解し、適切な製品を設計することができる。	ブレーキ装置、つめ車装置および軸の設計方法を理解し、設計作業を行うことができる。	ブレーキ装置、つめ車装置および軸の設計方法が説明できない。
３DCADのシミュレーション機能を使って、モーション解析ができる。	モーション解析の基礎を理解し、自らモデル化した問題の解析を行うことができる。	モーション解析の基礎を理解し、例題の解析を行うことができる。	モーション解析について説明できない。
３DCADのシミュレーション機能を使って、構造解析、流体解析ができる。	構造解析、流体解析の基礎を理解し、自らモデル化した問題の解析を行うことができる。	構造解析、流体解析の基礎を理解し、例題の解析を行うことができる。	構造解析、流体解析について説明できない。

学科の到達目標項目との関係

教育プログラムの学習・教育到達目標 3-3 （専門分野の知識と自主的・継続的に学習する能力を身につけ、与えられた制約下で計画的にものづくりの手法を活かして問題を解決できる能力を養う。）

本科（準学士課程）の学習・教育到達目標 3-c （専門分野の学習や工学実験等を通して、専門分野の基礎的な知識を修得することができる。）

JABEE 1(2)(d)(3) （工学の基礎的な知識・技術を統合し、創造性を発揮して課題を探求し、組み立て、解決する能力）

教育プログラムの科目分類 (4)② （機械・電子システム工学専攻）

JABEE（2012）基準 1(2)(d)(3) （工学の基礎的な知識・技術を統合し、創造性を発揮して課題を探求し、組み立て、解決する能力）

教育方法等

概要:

一般科目の数学、物理および専門科目のすべての科目が基礎となり、計算能力および製図能力を統合し且つ創造力を発揮して一つの製品を設計する。

授業の進め方・方法:

設計作業はこれまで修得したことの総合演習であるので、特に材料学、材料力学、機械設計法、機械工作法などの基本的事項を理解していることが必要である。

注意点:

本科目は学修単位〔講義Ⅰ〕科目であるため，指示内容について60分程度の自学自習（予習・復習）が必要である．

授業計画

		週	授業内容	週ごとの到達目標
前期
	1stQ
		1週	オリエンテーション	手巻きウインチ設計の目的および作業の進め方が説明できる．
		2週	巻胴の設計	ロープ選定および巻胴の設計ができる．
		3週	巻胴の設計	ロープ選定および巻胴の設計ができる．
		4週	歯車装置の設計	減速比および歯車装置の設計ができる．
		5週	歯車装置の設計	減速比および歯車装置の設計ができる．
		6週	ブレーキ装置の設計	ブレーキ装置の設計ができる．
		7週	ブレーキ装置の設計	ブレーキ装置の設計ができる．
		8週	つめ車装置の設計	つめ車装置の設計ができる．
	2ndQ
		9週	つめ車装置の設計	つめ車装置の設計ができる．
		10週	軸の設計	ハンドル軸、中間軸、巻胴軸の設計ができる
		11週	軸の設計	ハンドル軸、中間軸、巻胴軸の設計ができる
		12週	組立図の作成	組立図の描き方を理解し、組立図が作図できる．
		13週	組立図の作成	組立図の描き方を理解し、組立図が作図できる．
		14週	組立図の作成	組立図の描き方を理解し、組立図が作図できる．
		15週	課題図面および計算ノートの確認	図面の描き方および設計計算が説明できる．
		16週
後期
	3rdQ
		1週	ＣＡＤ使用方法の説明 （１）基本操作の説明	３次元ＣＡＤの基本的な操作方法が説明できる．
		2週	ＣＡＤ使用方法の説明 （２）例題作成１	３次元ＣＡＤを用いて基本的な例題が作図できる．
		3週	ＣＡＤ使用方法の説明 （３）例題作成２	３次元ＣＡＤを用いて基本的な例題が作図できる．
		4週	ＣＡＤ使用方法の説明 （４）例題作成３	３次元ＣＡＤを用いて応用的な例題が作図できる．
		5週	ＣＡＤ使用方法の説明 （５）例題作成４	３次元ＣＡＤを用いて応用的な例題が作図できる．
		6週	モーション解析（１）	３次元ＣＡＤを用いてモーション解析ができる．
		7週	モーション解析（２）	３次元ＣＡＤを用いてモーション解析ができる．
		8週	モーション解析（３）	３次元ＣＡＤを用いてモーション解析ができる．
	4thQ
		9週	構造解析（強度計算）（１）	３次元ＣＡＤを用いて強度計算ができる．
		10週	構造解析（強度計算）（２）	３次元ＣＡＤを用いて強度計算ができる．
		11週	構造解析（強度計算）（３）	３次元ＣＡＤを用いて強度計算ができる．
		12週	流体解析（１）	３次元ＣＡＤを用いた流体解析ができる．
		13週	流体解析（２）	３次元ＣＡＤを用いた流体解析ができる．
		14週	３DCADを用いた総合演習（１）	独自の課題を設定し、各種解析を行ってその特性を説明できる。
		15週	３DCADを用いた総合演習（２）	独自の課題を設定し、各種解析を行ってその特性を説明できる。
		16週

モデルコアカリキュラムの学習内容と到達目標

分類		分野	学習内容	学習内容の到達目標	到達レベル	授業週
専門的能力	分野別の専門工学	機械系分野	設計製図	物体の投影図を正確にかくことができる。	4
				製作図の書き方を理解し、製作図を作成することができる。	4
				部品のスケッチ図を書くことができる。	4
				CADシステムの役割と基本機能を理解し、利用できる。	4
				ボルト・ナット、軸継手、軸受、歯車などの機械要素の図面を作成できる。	4
				歯車減速装置、手巻きウインチ、渦巻きポンプ、ねじジャッキなどを題材に、その主要部の設計および製図ができる。	4
			機械設計	標準規格の意義を説明できる。	4
				許容応力、安全率、疲労破壊、応力集中の意味を説明できる。	4
				標準規格を機械設計に適用できる。	4
				ねじ、ボルト・ナットの種類、特徴、用途、規格を理解し、適用できる。	4
				ボルトに作用するせん断応力、接触面圧を計算できる。	4
				軸の種類と用途を理解し、適用できる。	4
				軸の強度、変形、危険速度を計算できる。	4
				キーの強度を計算できる。	4
				滑り軸受の構造と種類を説明できる。	3
				転がり軸受の構造、種類、寿命を説明できる。	3
				歯車の種類、各部の名称、歯型曲線、歯の大きさの表し方を説明できる。	3
				標準平歯車について、歯の曲げ強さおよび歯面強さを計算できる。	4
				歯車列の速度伝達比を計算できる。	4
			力学	動力の意味を理解し、計算できる。	4
				許容応力と安全率を説明できる。	4
				はりの定義や種類、はりに加わる荷重の種類を説明できる。	4
分野横断的能力	汎用的技能	コミュニケーションスキル	コミュニケーションスキル	課題の解決は直感や常識にとらわれず、論理的な手順で考えなければならないことを知っている。	3
	創造性・デザイン能力	創造性	創造性	工学的な課題を論理的・合理的な方法で明確化できる。	2
				公衆の健康、安全、文化、社会、環境への影響などの多様な観点から課題解決のために配慮すべきことを認識している。	2
				要求に適合したシステム、構成要素、工程等の設計に取り組むことができる。	3
				課題や要求に対する設計解を提示するための一連のプロセス(課題認識・構想・設計・製作・評価など)を実践できる。	2
				提案する設計解が要求を満たすものであるか評価しなければならないことを把握している。	2

評価割合

	試験	課題図面	計算ノート・課題レポート		ポートフォリオ	その他	合計
総合評価割合	0	50	50	0	0	0	100
基礎的能力	0	0	0	0	0	0	0
専門的能力	0	50	50	0	0	0	100
分野横断的能力	0	0	0	0	0	0	0