設計工学演習Ⅱ

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 設計工学演習Ⅱ
科目番号 0064 科目区分 専門 / 必修
授業形態 演習 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 5
開設期 通年 週時間数 2
教科書/教材 講師作成の資料による
担当教員 須田 敦

目的・到達目標

1.機械構造物の設計者として、工学系知識以外に経営分析、信頼性工学や統計的分析法を学び、企業における設計者の役割および設計プロセスを具体的に表すことができる。
   
2.工学系設計者として習得しておく主要な機械要素として、ボルト締結理論および軸受、歯車の設計法、また加工技術として溶接法、鋼の表面処理法、腐食現象を理解する。

3.交通関係機械部品に適用される、疲労限度設計法と損傷許容設計法、および疲労安全率、線形累積被害則を適用した寿命評価、破壊力学を用いたき裂の進展挙動を求める手法を具体的に説明することができる。

4.自動車用車輪の現在の設計の仕組みとその評価方法を説明できる。

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機械構造物の設計者として、工学系知識以外に企画、品質、コスト、納期、試作評価に至るまでの具体的な検討手法を理解し、企業における設計者の役割および設計工学プロセスを具体的に説明することができる。機械構造物の設計者として、工学系知識以外に企画、品質、コスト、納期、試作評価に至るまでの検討手法を理解することができる。企業における設計者の役割および設計工学プロセスを説明することができる。機械構造物の設計者として、工学系知識以外に企画、品質、コスト、納期、試作評価に至るまでの検討手法を理解することができない。企業における設計者の役割および設計工学プロセスを説明することができない。
評価項目2機械工学系設計者が習得しておくべき主要な機械要素部品として、ボルト、軸受、歯車、バネの設計方法を理解することができる。加工技術として鋼の表面処理法、腐食現象を理解することができる。ボルト、軸受、歯車、バネの設計方法が理解できる。加工技術として鋼の表面処理法、腐食現象が理解できる。ボルト、軸受、歯車、バネの設計方法が理解できない。加工技術として鋼の表面処理法、腐食現象が理解できない。
評価項目3疲労安全率、寿命を求める手法を具体的に説明することができる。疲労安全率、寿命を求める手法を説明することができる。疲労安全率、寿命を求める手法を説明することができない。
評価項目4アルミニューム製自動車用車輪の設計の仕組みを理解し,正しく説明することができる。アルミニューム製自動車用車輪の設計の仕組みを説明することができる。 アルミニューム製自動車用車輪の設計の仕組みを説明することができない。

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-2a) 説明 閉じる
JABEE基準 (d-2c) 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:
 現在の設計工学は、工学系の学問のみならず経営工学、信頼性工学および統計的分析法を駆使して要求された仕様に合った製品を作り出す総合技術である。本講義では企業が取り入れている種々の合理的な設計全般を学習し、具体的な事例として自動車用車輪の設計業務を通しその設計手法を学ぶ。
授業の進め方と授業内容・方法:
 前期は企業が取り入れている経営分析、信頼性工学および統計的分析法について学ぶと共に、機械構造物に主に用いられる機械要素部品の設計法と鋼の疲労および破壊力学について学ぶ。
 後期は交通関係部品として、鉄道用輪軸と自動車用車輪を取り上げ、企業が実際に行っている疲労限度設計法、線形累積被害則による寿命評価法および破壊力学を応用した評価の事例を学ぶ。
注意点:
関連科目:
 応用数学、材料力学、金属材料学などとの関連が深い。
学習指針:
 今まで学んできた工学系学問以外に、経営分析、信頼性工学、統計的分析法、機械構造物の設計にとって重要な主要な機械要素部品の設計方法、疲労限度設計法、線形累積被害則を適用した寿命評価法、および破壊力学を学び総合的な設計力を理解する。
自己学習:
 設計工学で学ぶ総合的な知識は物を生産するあらゆる業界で広く応用できるので、日常生活の中から具体的なテーマと解決手法を自習する。

授業計画

授業内容・方法 週ごとの到達目標
前期
1stQ
1週 設計の概念 広義の設計における担うべき役割について説明できる。
2週 企業における設計 企業で行われている設計とは何かを説明できる。
3週 設計のプロセス 企業で行われている設計の手順と仕組みを説明できる。
4週 設計で決定する事項 設計で何を決めるのか、どう評価するのかを説明できる。
5週 法律と規格 設計上考慮しなければならない法律と規格を説明できる。
6週 工学系以外の知識 設計品の品質を評価する品質工学および統計的分析手法を説明できる。
7週 前期中間試験 授業内容を理解し試験問題に対して正しく解答することができる。
8週 試験返却・解答 試験問題を見直し、理解が不十分な点を解消する。
2ndQ
9週 工学系知識Ⅰ(材料) 機械構造物に用いられる主要な材料とその特長を説明できる。
10週 工学系知識Ⅱ(表面処理等) 鋼製品の表面硬化法、表面処理法、溶接法を説明できる。
11週 機械要素設計Ⅰ(ボルト) ボルト締結理論について説明できる。
12週 機械要素設計Ⅱ(歯車、バネ) 歯車およびバネの設計方法について説明できる。
13週 機械要素設計Ⅲ(軸受等) 軸受、継ぎ手の設計方法について説明できる。
14週 疲れ強さ 疲労、残留応力について説明できる。
15週 前期末試験 授業内容を理解し試験問題に対して正しく解答することができる。
16週 試験返却・解答 試験問題を見直し、理解が不十分な点を解消する。
後期
3rdQ
1週 破壊力学 き裂がある時のき裂の進展挙動と破壊現象を説明することができる。
2週 鉄道台車の運動 鉄道台車の運動を説明できる。
3週 鉄道用車輪、車軸の設計 鉄道用車輪、車軸の設計方法を説明できる。
4週 自動車用車輪の運動 自動車用車輪の運動を説明できる。
5週 自動車用車輪の設計 自動車用車輪の設計手順を説明できる。
6週 自動車用車輪の法規と規格 自動車用車輪の設計において適用される法規と規格を説明できる。
7週 後期中間試験 授業内容を理解し試験問題に対して正しく解答することができる。
8週 試験返却・解答 試験問題を見直し、理解が不十分な点を解消する。
4thQ
9週 自動車用車輪の強度評価 自動車用車輪の強度評価方法を説明できる。
10週 自動車用車輪の走行試験 自動車用車輪の走行試験方法を説明できる。
11週 自動車用車輪の寿命 自動車用車輪の寿命評価方法を説明できる。
12週 自動車用車輪の問題点 自動車用車輪の市場トラブルとは何かを説明できる。
13週 自動車用車輪の対策 市場トラブルに対処する主要な対策を説明できる。
14週 設計工学の今後 今後の設計工学で学ぶ知識の展望を説明できる。
15週 学年末試験 授業内容を理解し試験問題に対して正しく解答することができる。
16週 試験返却・解答 試験問題を見直し、理解が不十分な点を解消する。

評価割合

試験レポート合計
総合評価割合8020100
基礎的能力000
専門的能力8020100
分野横断的能力000