機械設計法

科目基礎情報

学校 和歌山工業高等専門学校 開講年度 令和02年度 (2020年度)
授業科目 機械設計法
科目番号 0038 科目区分 専門 / 必修
授業形態 授業 単位の種別と単位数 履修単位: 2
開設学科 知能機械工学科 対象学年 3
開設期 通年 週時間数 2
教科書/教材 教科書;塚田忠夫ほか、機械設計入門、実教出版  参考書;大西清、JISにもとづく機械設計製図便覧、理工学社
担当教員 山東 篤,徐 嘉楽

到達目標

機械設計で使用する定数や公式を理解し、併せて単位や有効数字の取り扱いを理解できる。
ねじやばねなどの具体的な標準機械要素の強度計算が行なえ、設計ができる。

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機械設計で使用する定数や公式が理解でき、説明できる。機械設計で使用する定数や公式が理解でき る。機械設計で使用する定数や公式が理解でき ない。
評価項目2単位、有効数字の取り扱いができ、説明できる。単位、有効数字の取り扱いができる。単位、有効数字の取り扱いができない。
評価項目3基本的な機械要素の強度計算が行え、説明できる。基本的な機械要素の強度計算が行える。基本的な機械要素の強度計算が行えない。

学科の到達目標項目との関係

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教育方法等

概要:
<COC>機械を設計するために必要な基礎知識のうち、ねじ、軸、ばねなどの基本的な機械要素について,主に工業力学、材料力学、材料学などを応用した設計法を学習する。また、設計に用いられる工業規格も学習する。
授業の進め方・方法:
ものづくりにおける機械設計の位置づけと設計にかかわる工業規格について学んだ後、基本的な機械要素の強度計算を学習する。
注意点:
事前学習:標準品であるねじについて興味を持つ。
事後学習:和歌山県下で製作されているねじなどの標準品について、使用方法などを学習する。

授業計画

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、機械設計とは 機械設計の方法を理解できる。
2週 機械要素、標準規格、単位 標準規格の意義を理解できる。
3週 小テストと解説 小テストと解説で理解を深める。
4週 機械に働く力、機械の運動 力のつり合いと直線運動、回転運動について理解できる。
5週 仕事と動力、摩擦と機械の効率 運動エネルギーや摩擦について理解できる。
6週 材料の機械的性質 応力とひずみについて理解できる。
7週 曲げ、せん断、ねじりを受ける部材の強さ はりの曲げ、軸のねじりについて理解できる。
8週 部材の破壊、座屈 許容応力、安全率、疲労破壊、応力集中の意味の説明と座屈計算ができる。
2ndQ
9週 中間試験
10週 ねじの種類と用途 ねじ、ボルト・ナットの種類、特徴、用途、規格を説明できる
11週 ねじに働く力 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。
12週 ねじに働く力 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。
13週 ねじを回すトルク、ねじの効率 ねじの効率を計算できる。
14週 ねじの強さ ボルトに作用するせん断応力、接触面圧を計算できる。
15週 期末試験
16週 試験返却、前期まとめ 試験返却と前期のまとめで復習する。
後期
3rdQ
1週 寸法公差、はめあい 寸法公差やはめあいについて説明できる。
2週 幾何公差、表面粗さ 幾何公差と表面粗さを説明できる。
3週 軸の強さ 軸の強度を計算できる。
4週 小テストと軸の剛性 小テストで理解度を深め、軸の剛性やたわみを説明できる。
5週 キー、危険速度 キーの強度および危険速度を計算できる。
6週 軸継手の種類と用途、クラッチ 軸継手の種類と用途を理解し説明できる。
7週 ブレーキ ブレーキの種類とブレーキトルクについて説明できる。
8週 中間試験
4thQ
9週 ばねの種類と用途 ばねの種類と用途を説明できる。
10週 トーションバー、コイルばね トーションバーとコイルばねの強度計算ができる。
11週 小テストと板ばね 小テストで理解度を深め、軸の剛性やたわみを説明できる。
12週 重ね板ばね、緩衝装置 重ね板ばねの強度計算および緩衝装置について説明ができる。
13週 管路設計 管の種類と用途およびバルブについて説明できる。
14週 機械・器具の設計 減速歯車装置の設計手順について説明できる。
15週 期末試験
16週 試験返却、後期まとめ 試験返却と後期のまとめで復習する。

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機械設計標準規格の意義を説明できる。4前2
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8
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10
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,前12,前13
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14
軸の種類と用途を理解し、適用できる。4後3
軸の強度、変形、危険速度を計算できる。4後3,後4,後5
キーの強度を計算できる。4後5
軸継手の種類と用途を理解し、適用できる。4後6
計測制御国際単位系の構成を理解し、SI単位およびSI接頭語を説明できる。4

評価割合

定期試験小テスト合計
総合評価割合7030100
基礎的能力000
専門的能力7030100
分野横断的能力000