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。
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、また加工技術として鋼の表面処理法、腐食現象を理解する。
３．交通関係機械部品の設計工学の知識として不可欠な、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。
４．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。
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 （４）
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JABEE基準 (d-2a)
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JABEE基準 (d-2c)
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システム創成工学教育プログラム学習・教育目標 D-1
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教育方法等
概要:
設計工学とは、工学系の知識を活用した設計プロセス以外に企画、品質、コスト、納期、試作評価に至るまで、様々な知識を駆使して要求された仕様に合った製品を社会に送り出す技術である。本講義では企業が取り入れている設計業務の仕組みおよび主要な機械要素部品の設計法を学習し、具体的な事例として鉄道台車用車輪、自動車用車輪の設計業務の内容を学ぶ。
授業の進め方・方法:
前期は企業が設計の際に行なっている種々のプロセスについて学ぶと共に、機械構造物に主に用いられる代表的な機械要素部品の設計法と鋼の疲労について学び理解を深める。
後期は交通関係部品として、鉄道台車用車輪・車軸およびアルミニューム製自動車用車輪を事例に取り上げ、設計時に企業が実際に行っている設計手法を学ぶ。
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、企業が設計時に取り組むアプローチ、主要な機械要素部品の設計法および交通関係部品の設計に用いる鋼の疲労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
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
設計の概念 |
企業において設計者が担うべき役割について説明できる。
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| 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。
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| 3週 |
設計のプロセス |
企業で行われる設計の手順と仕組みを説明できる。
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| 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。
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| 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。
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| 6週 |
試作と評価技術 |
設計試作品を評価する方法を説明できる。
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| 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。
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| 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。
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| 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。
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| 10週 |
工学系知識Ⅱ （表面処理等） |
鋼製品に対する表面処理法および溶接法が説明できること。
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| 11週 |
機械要素設計Ⅰ(ﾎﾞﾙﾄ) |
ボルト締結理論について説明できる。
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| 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。
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| 13週 |
機械要素設計Ⅲ（軸受等） |
軸受、接手の設計方法について説明できる。
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| 14週 |
疲れ強さ |
疲労、残留応力について説明できる。
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| 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。
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| 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。
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| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
鉄道台車の運動 |
鉄道台車の運動を説明できる。
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| 2週 |
鉄道用車輪の設計 |
鉄道用車輪の運動と設計方法を説明できる。
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| 3週 |
鉄道用車軸の設計 |
鉄道用車軸の運動と設計方法を説明できる。
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| 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。
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| 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。
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| 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。
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| 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。
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| 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。
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| 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。
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| 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。
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| 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。
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| 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。
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| 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。
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| 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。
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| 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。
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| 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。
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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 | 製図 | 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 | 前5 |
| 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 | 前14 |
| 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 | 前11 |
| ボルト・ナット結合における締め付けトルクを計算できる。 | 4 | 前11 |
| ボルトに作用するせん断応力、接触面圧を計算できる。 | 4 | 前11 |
| 軸の種類と用途を理解し、適用できる。 | 4 | 前13 |
| 軸の強度、変形、危険速度を計算できる。 | 4 | 前13 |
| 軸継手の種類と用途を理解し、適用できる。 | 4 | 前13 |
| 滑り軸受の構造と種類を説明できる。 | 4 | 前13 |
| 転がり軸受の構造、種類、寿命を説明できる。 | 4 | 前13 |
| 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。 | 4 | 前12 |
| すべり率、歯の切下げ、かみあい率を説明できる。 | 4 | 前12 |
| 標準平歯車と転位歯車の違いを説明できる。 | 4 | 前12 |
| 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 | 前12 |
| 歯車列の速度伝達比を計算できる。 | 4 | 前12 |
評価割合
| 試験 | 演習・レポート | 合計 |
| 総合評価割合 | 80 | 20 | 100 |
| 基礎的能力 | 0 | 0 | 0 |
| 専門的能力 | 80 | 20 | 100 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 |