設計工学

科目基礎情報

学校 奈良工業高等専門学校 開講年度 平成30年度 (2018年度)
授業科目 設計工学
科目番号 0058 科目区分 専門 / 必修
授業形態 講義 単位の種別と単位数 履修単位: 2
開設学科 機械工学科 対象学年 4
開設期 通年 週時間数 2
教科書/教材 「機械設計法」、森北出版、塚田忠夫ほか3名著,授業用配布資料
担当教員 寺田 耕輔

目的・到達目標

1.機械設計の基本を説明できる。材料の機械的性質、部材の破壊の原因等を説明できる。許容応力と安全率を説明できる。
2.幾何公差と表面性状の重要性を説明できる。ねじによる締結のメカニズムを説明できる。軸,軸継手,軸受の種類と特徴を説明できる。軸,軸継手,軸受に関し用途に応じて適正な仕様を設定できる。
3.各種伝動方法(歯車、ベルト、チェーン)の特徴を説明できる。伝動に関わる諸量を計算できる。摩擦ブレーキの動作原理を説明できる。
4.機構要素(リンク、カム)の運動の特徴を説明できる。ばねの使用にあたってばね定数やねじり応力を計算できる。管,管継手,弁の種類と特徴を理解し用途に応じて適正な仕様を設定できる。

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
評価項目1機械設計の基本を説明できる。 材料の機械的性質、部材の破壊の原因等を説明できる。 許容応力と安全率を説明できる。理想的な到達レベルの目安 (優)の内, いずれか2項目について 説明できる.理想的な到達レベルの目安 (優)の内, いずれか1項目以下について 説明できる.
評価項目2幾何公差と表面性状の重要性を説明できる。 ねじによる締結のメカニズムを説明できる。 軸,軸継手,軸受の種類と特徴を説明できる。 軸,軸継手,軸受に関し用途に応じて適正な仕様を設定できる。理想的な到達レベルの目安 (優)の内, いずれか3項目について 説明できる.理想的な到達レベルの目安 (優)の内, いずれか2項目以下について 説明できる.
評価項目3各種伝動方法(歯車、ベルト、チェーン)の特徴を説明できる。 伝動に関わる諸量を計算できる。 摩擦ブレーキの動作原理を説明できる。理想的な到達レベルの目安 (優)の内, いずれか2項目について 説明できる.理想的な到達レベルの目安 (優)の内, いずれか1項目以下について 説明できる.
評価項目4機構要素(リンク、カム)の運動の特徴を説明できる。 ばねの使用にあたってばね定数やねじり応力を計算できる。 管,管継手,弁の種類と特徴を理解し用途に応じて適正な仕様を設定できる。理想的な到達レベルの目安 (優)の内, いずれか2項目について 説明できる.理想的な到達レベルの目安 (優)の内, いずれか1項目以下について 説明できる.

学科の到達目標項目との関係

準学士課程(本科1〜5年)学習教育目標 (2) 説明 閉じる
JABEE基準 (d-1) 説明 閉じる
JABEE基準 (d-2a) 説明 閉じる
システム創成工学教育プログラム学習・教育目標 B-2 説明 閉じる
システム創成工学教育プログラム学習・教育目標 D-1 説明 閉じる

教育方法等

概要:
機械設計では、安全性、強度、精度、材料、加工、寿命、コストなど多くの事項を検討しなければいけない。本講義では、これらの事項に関わる基礎知識を学び、各種機械要素および機械部品を具体例に挙げて力学的見地からその詳細を説明する。
授業の進め方と授業内容・方法:
機械要素の名称や用途などは、既に学習済として、力学的観点から各要素に含まれる詳細なメカニズムを説明する。あわせて、基本的な機械部品の動作原理などを解説する。
注意点:
過去に学習した内容と重複する部分もあるが、授業で学んだことをもとに理解をさらに深めることが大切である。
設計に必要な知識であると認識し、基本原理およびメカニズムについては、深く理解するように心がけること。

授業計画

授業内容・方法 週ごとの到達目標
前期
1stQ
1週 機械設計の基本(1) 機械の定義,機械設計の手順,設計支援技術などを説明できる.
2週 機械設計の基本(2) 機械の寿命,使用年数,コスト,経済分析法などを説明できる.
3週 材料の機械的性質 応力-ひずみ曲線により機械的性質を説明できる.
4週 部材の破壊の原因 部材の破壊の原因を説明できる.
5週 強度計算 許容応力と安全率を説明できる.
6週 機械の精度 寸法公差とはめあいを説明できる.
7週 前期中間試験 試験問題に対して,正しい解答を記述できる.
8週 試験返却・解答 試験結果を確認し,解説により理解不十分な箇所を充足できる.
2ndQ
9週 幾何公差と表面性状 幾何公差および表面性状の意味を理解し図示できる.
10週 ねじの基本 ねじの種類を分類し,その用途を説明できる.
11週 ねじの力学 ねじの締め付けメカニズムを説明できる.
12週 軸の種類と設計 軸の種類と特徴を理解し仕様を設定できる.
13週 軸継手の種類と設計 軸継手の種類と特徴を理解し仕様を設定できる.
14週 軸受の種類と設計 軸受の種類と特徴を理解し仕様を設定できる.
15週 前期末試験 試験問題に対して,正しい解答を記述できる.
16週 試験返却・解答 試験結果を確認し,解説により理解不十分な箇所を充足できる.
後期
3rdQ
1週 歯車伝動 歯車の種類,特徴を理解しモジュール,歯数,ピッチ,速度比などの仕様を設定できる.
2週 歯車の強度 歯車の曲げ強度,歯面の強さを計算して歯車の設計ができる.
3週 ベルト伝動 ベルト伝動で生じるベルトの張力を計算できる.
4週 チェーン伝動 チェーン伝動における動力を計算できる.
5週 クラッチ クラッチの種類,特徴を理解し動力伝達のための仕様を設定できる.
6週 摩擦ブレーキ 摩擦ブレーキの種類,特徴を理解し力学計算から仕様を設定できる.
7週 後期中間試験 試験問題に対して,正しい解答を記述できる.
8週 試験返却・解答 試験結果を確認し,解説により理解不十分な箇所を充足できる.
4thQ
9週 リンク機構 平面リンク機構の動作挙動を説明できる.
10週 カム機構 カムの種類,機構を理解しカム線図を描くことができる.
11週 コイルばね コイルばねのねじり応力を計算できる.
12週 ねじりコイルばね ねじりコイルばねのばね定数を計算できる.
13週 管・管継手 管・管継手の種類と特徴を理解し用途に応じて適正な仕様を設定できる。
14週 弁の種類 弁の種類と特徴を理解し用途に応じて適正な仕様を設定できる。
15週 学年末試験 試験問題に対して,正しい解答を記述できる.
16週 試験返却・解答 試験結果を確認し,解説により理解不十分な箇所を充足できる.

評価割合

試験発表相互評価態度小テストその他合計
総合評価割合70000300100
基礎的能力0000000
専門的能力70000300100
分野横断的能力0000000