概要:
この講義は本校の教育目標のうち専門分野における「応用力」を養う科目である。既に３学年までに学んだ設計製図の知識を基に、自然界に存在する流体のエネルギを利用するエネルギ変換機械として渦巻きポンプの設計製図を行う。各自の設計仕様は全て個別の仕様とし、前期に設計法を学び設計書を完成させる。後期には設計書を元に総組み立て図、部品図などを描画し、製図法と規則、加工方法等を考慮した現実の設計業務のルーティンを体験させる。
授業の進め方・方法:
課題である「渦巻きポンプの設計・製図」の講義を基に、現実の機械設計に必要な知識、手順－ルーティンワークを身につけさせる。自らの設計仕様、設計課題に対して、何故こういった設計方法になるのかという問題意識を常に持ち、積極的に資料検索等を行うことにより、機械設計における各教科の関連性、知識を深めることが可能となる。これにより、現実の設計現場に則した設計法・製図法を身につけられる。なお、質問については適時研究室に来訪のこと。
また、課題に対し次のような自学自習を90時間以上、各自で設けること。
・授業内容を理解するため，予め配布したプリントや教科書で予習する。
・授業内容の理解を深めるため、復習を行う。
・課題を与えるので、レポートを作成する。
・適宜設計レポート作成や図面作成を行う。
・課題に対し、VE等の視点を盛り込んだ新規加工手順やライフタイム推定といった工夫を設計に盛り込む。
注意点:
授業時間内で課題が終了できない場合は、適宜各自で主体的に設計レポート作成や図面作成を行う。各提出課題の期限が決まっているので、この期限に遅れないように注意する。
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
I）設計（前期）……各自の設計仕様の決定、及び設計スケジュールの説明。
授業ガイダンス、ポンプ設計の概要：ポンプの分類と構造、比速度、相似則など（講義）。 |
年間の設計書・図面制作のスケジュールの認識。ポンプの種類や用途、渦巻きポンプの構造を理解し、設計書に適用できる。
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| 2週 |
ポンプの基本設計：エネルギ量の計算と動力、各種効率、電動機の決定（講義）。 |
ポンプの基本設計として、必要エネルギ量の計算と動力、各種効率、使用する電動機等を理解し、設計書に適用できる。
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| 3週 |
第１，２週で学んだ各自の仕様に対する実設計業務。 |
同上
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| 4週 |
第１，２週で学んだ各自の仕様に対する実設計業務と設計書作成および提出。 |
同上
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| 5週 |
羽根車の設計：オイラーのエネルギ変換式の導入と羽根車特殊曲線の作図（講義）。 |
オイラーのエネルギ変換式と羽根車特殊曲線の作図法を理解し、設計書に適用できる。
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| 6週 |
第５週で学んだ各自の仕様に対する実設計業務と設計書作成および提出。 |
同上
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| 7週 |
ポンプ本体の設計：渦巻室の渦巻き線・断面形状、吸い込み・吐き出し口の設計（講義）。 |
ポンプ本体の設計として、渦巻室の渦巻き線・断面形状、吸い込み・吐き出し口の設計を理解し、設計書に適用できる。
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| 8週 |
第7週で学んだ各自の仕様に対する実設計業務と設計書作成および提出。 |
同上
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| 2ndQ |
| 9週 |
主軸の設計：曲げ、捻り、危険速度等を考慮した軸径の決定（講義）。 |
ポンプ主軸の設計として、曲げ強度、捻り精度、危険速度等を考慮した軸径の設計を理解し、設計書に適用できる。
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| 10週 |
第９週で学んだ各自の仕様に対する実設計業務と設計書作成および提出。 |
同上
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| 11週 |
軸受の設計：軸受の選定、軸封装置、及び軸継ぎ手の設計（講義）。 |
軸受の選定、軸封装置、及び軸継ぎ手の設計を理解し、設計書に適用できる。
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| 12週 |
第１１週で学んだ各自の仕様に対する実設計業務と設計書作成および提出。 |
同上
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| 13週 |
その他各部品の設計、設計寿命などを考慮し経済性，軽量化，リプレース等を判断した設計（講義）。 |
軸受やオイルシール等、その他の部品の設計寿命などを考慮・理解し、設計書に適用できる。
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| 14週 |
第１３週で学んだ各自の仕様に対する実設計業務。 |
同上
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| 15週 |
第１３週で学んだ各自の仕様に対する実設計業務と設計書作成および提出。 |
同上
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| 16週 |
最終的に各設計書全ての提出。 |
具体的に渦巻ポンプを設計して行く手順を理解し、全ての設計書を提出する。
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| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
II）製図（後期）……実際に製作する手順などを念頭におき製図する。（製図記号の確認）
総組立図作成への注意、および総組立図の製図１。 |
JIS製図法や製作する手順などを念頭におき作図することを理解し、総組立図面の作成に適応できる。
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| 2週 |
総組立図の製図２。 |
同上
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| 3週 |
羽根車図面作成への注意、および羽根車の製図１。 |
羽根車特殊曲線の作図法などを理解し、羽根車図面の作成に適応できる。
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| 4週 |
羽根車の製図２。 |
同上
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| 5週 |
ポンプ本体図面作成への注意、およびポンプ本体の製図１。 |
渦巻き線の作図法などを理解し、ポンプ本体図面の作成に適応できる。
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| 6週 |
ポンプ本体の製図２。 |
同上
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| 7週 |
ポンプ本体・吸い込みカバーの製図３。 |
ポンプ本体と吸い込みカバーの同軸度やはめ合いなどを理解し、吸い込みカバー図面の作成に適応できる。
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| 8週 |
ポンプ本体・吸い込みカバーの製図４。 |
同上
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| 4thQ |
| 9週 |
主軸図面作成への注意、および主軸の製図１。 |
特に主軸の加工工程や粗さ指定、はめ合いなどを理解し、主軸図面の作成に適応できる。
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| 10週 |
主軸の製図２。 |
同上
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| 11週 |
軸受台図面作成への注意、および軸封装置、軸受台の製図１。 |
軸受のスラスト荷重の受け方や渦巻き室との同軸度・はめ合いなどを理解し、軸受台図面の作成に適応できる。
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| 12週 |
軸封装置、軸受台の製図２。 |
同上
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| 13週 |
軸封装置、軸受台の製図３。 |
同上
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| 14週 |
その他の部品図面作成への注意、およびその他の部品の製図１。 |
その他の部品(軸受蓋、パッキン押さえ、台座など)のはめ合いや精度指示(同軸度・円筒度・平面度等)を理解し、部品図面の作成に適応できる。
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| 15週 |
その他の部品の製図２。 |
同上
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| 16週 |
設計変更を含めた全ての設計書、および全ての図面の最終提出。 |
設計変更を含めた最終的な全ての設計書・図面を提出する。
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| 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 | 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。 | 3 | 後1,後2 |
| 公差と表面性状の意味を理解し、図示することができる。 | 3 | 後1,後2 |
| 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。 | 3 | 後3,後9,後11,後14 |
| 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。 | 3 | 前1,前2,前5,前7,前9,前11,前13,後1,後2,後5,後7,後11,後14 |