機械要素設計実験

Course Information

College	Kurume College	Year	2017
Course Title	機械要素設計実験
Course Code	0177	Course Category	Specialized / Compulsory
Class Format	Seminar	Credits	School Credit: 2
Department	Department of Mechanical Engineering	Student Grade	5th
Term	Year-round	Classes per Week	2
Textbook and/or Teaching Materials	1. 3D-CAD/CAEソフトの操作方法に関するプリント2. 設計条件などに関するプリント3. 3次元CAD/CAE/CAMのオンラインマニュアルおよびプリント
Instructor	harada toyomitsu,谷野 忠和 ,中尾 哲也 ,田中 大

Course Objectives

前期：1.3次元CAD･CAEを用いて強度･加工･デザイン・機械力学･振動工学分野の最適設計ができる。2.CAMソフトによる手巻きウインチハンドルの加工ができる。3.材料強度および機械力学，加工学，デザインに関する専門科目を試作品の設計、製作に適用できる。
後期：1.3次元CAD･CAEを用いて，熱流体分野の最適設計を行うことができる。2.CAEソフトの長所、短所を理解することができる。3.熱流体に関する専門科目を試作品の設計、製作に適用できる。

Rubric

	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	3次元CAD･CAEを用いて強度･加工･デザイン・機械力学･振動工学分野の最適設計ができる。	3次元CAD･CAEを用いて強度･加工･デザイン・機械力学･振動工学分野の最適設計がある程度できる。	3次元CAD･CAEを用いて強度･加工･デザイン・機械力学･振動工学分野の最適設計ができない。
評価項目2	CAMソフトによる手巻きウインチハンドルの加工ができる。	CAMソフトによる手巻きウインチハンドルの加工がある程度できる。	CAMソフトによる手巻きウインチハンドルの加工ができない。
評価項目3	材料強度および機械力学，加工学，デザインに関する専門科目を試作品の設計、製作に適用できる。	材料強度および機械力学，加工学，デザインに関する専門科目を試作品の設計、製作にある程度適用できる。	材料強度および機械力学，加工学，デザインに関する専門科目を試作品の設計、製作に適用できない。
評価項目4	3次元CAD･CAEを用いて，熱流体分野の最適設計を行うことができる。	3次元CAD･CAEを用いて，熱流体分野の最適設計を行うことがある程度できる。	3次元CAD･CAEを用いて，熱流体分野の最適設計を行うことができない。
評価項目5	CAEソフトの長所、短所を理解することができる。	CAEソフトの長所、短所をある程度理解することができる。	CAEソフトの長所、短所を理解することができない。
評価項目6	熱流体に関する専門科目を試作品の設計、製作に適用できる。	熱流体に関する専門科目を試作品の設計、製作にある程度適用できる。	熱流体に関する専門科目を試作品の設計、製作に適用できない。

Assigned Department Objectives

JABEE D-1 （機械工学を学ぶ上で必要な各種の機械や機器の操作ができる。）

JABEE D-2 （実験・演習の結果を工学的に解析し考察できる。）

JABEE E （自主的にテーマを企画立案し、創造的かつ継続的に実施できる。）

JABEE F （種々の工学的知識や技術を利用し、自己学習やグループ学習により社会の要求を解決できる。）

Teaching Method

Outline:

前期：3次元CAD/CAE/CAMによる手巻きウインチハンドルの設計・製作、破壊試験により、材料強度、加工学、デザインの理解度を高める。また運動解析や振動解析を通じて機構学、機械設計法、機械力学の理解度を高める(担当，原田，中尾)。後期：3次元CAD/CAEおよび3次元プリンタを用いて、熱流体の現象面、デザイン面から装置・機械要素の設計およびモデル作成を行い、モデルを実験・解析的に評価することで，熱流体分野の専門科目の理解度を高める(担当，流体，田中)。またITものづくりの知識と技能を修得する。

Style:

（前期）CAD/CAEの使用方法説明後に，各自デザイン面と強度面から手巻きウインチハンドルの設計を行う。その後グループ毎に学生による評価を行ない，最優秀作品をCAM加工し破壊試験を行う。その改善設計までを評価する。また機械力学分野も同様に進める。すべての演習にレポートを義務付ける。（後期）前期と同様に進めるが、後期は熱流体の観点から最適な設計を行う。優秀作品を3次元プリンタにより造形し，検証試験を行って，設計を評価する。最後にグループ毎に解析・実験結果から設計について検討し，レポートとして提出する。

Notice:

演習および課題レポートの成績：80%
実験中の態度および実験への取り組み姿勢：20%
なお，演習課題ならびにレポートが未提出の場合には合格点を与えない。
評価基準：60点以上を合格とする。

Course Plan

			Theme	Goals
1st Semester
	1st Quarter
		1st	設計上重要な材料強度評価について	脆性破壊、疲労破壊、降伏の発生を判断するパラメータを説明できる。
		2nd	3D-CAD/CAEソフトの操作方法１	3D-CAD/CAEソフトの基本的な操作ができる。
		3rd	3D-CAD/CAEソフトの操作方法２	3D-CAD/CAEソフトの応用操作ができる。
		4th	手巻きウインチハンドルの設計１	手巻きウインチハンドルの形状、外観についての構想を作成できる。
		5th	手巻きウインチハンドルの設計２	構想にもとづいて、具体的な形状を作成できる。
		6th	手巻きウインチハンドルの設計３	強度と軽量化の両面から具体的な形状の修正ができる。
		7th	グループディスカッション	ディスカッションにより、グループ内の最優秀ハンドルを選定できる。
		8th	ディスカッション結果に基づく設計再検討	3D-CAD/CAEソフトを駆使して、最優秀ハンドルを改良することができる。
	2nd Quarter
		9th	CAM Worksを用いたハンドルの加工	CAM Worksを用いたハンドルの加工の過程について理解できる。
		10th	運動モデルの最適設計	CAEを使って振動解析ができる
		11th	振動解析（1自由度から多自由度まで）	CAEを使ってさまざまな振動解析が出来る
		12th	振動モデルの最適設計	振動モデルの最適設計が出来る
		13th	振動モデルの実証試験	実証試験の結果と比較検討をすることができる
		14th	手巻きウインチハンドルの破壊試験	ぜい性破壊の特徴を説明できる。
		15th	破壊試験結果に基づく設計検証	作成した最優秀ハンドルの破壊試験を行い、3D-CAD/CAEソフトの結果と比較し、両者の相違の原因を究明し、相違を小さくする方法について考察できる。
		16th
2nd Semester
	3rd Quarter
		1st	CAE説明、外部流れ（風車ローターの解析）	CAEを用いた流体解析の方法を理解し、提供された風車ローターの外部流れの計算ができる。
		2nd	風力ローターの解析および評価	風車ローターの解析を行い、計算後の処理（可視化など）を行うことができる。
		3rd	各自のモデル設計1(ブレード形状)	風車ローターの設計に必要なパラメータを決定し、ブレード形状の基本的な構想を立てることができる。
		4th	各自のモデル設計2(風車ローター周りの流れ解析)	設計したブレード形状の風車ローターの流体解析を行う。
		5th	各自のモデル設計3(風車ローター周りの出力性能の評価)	設計したブレード形状の風車ローターの流体解析結果から、流れ場および出力性能の評価を行うことができる。
		6th	グループディスカッション	ディスカッションを通して、各グループの風車ローターの比較・検討を行い、最適な風車ローターの選定を行うことができる。
		7th	モデル製作	3Dプリンターを用いて、設計した風車ブレードの製作を行うことができる。
		8th	風力発電の風洞実験・評価	製作した風車ブレードを用いて、風洞試験による出力性能実験を行い、解析および実験結果をレポートにまとめることができる。
	4th Quarter
		9th	内部流れ（多層平板内の熱伝導）	多層平板内の熱伝導の解析をし、理論計算結果と比較検討できる。
		10th	内部流れ（多層円筒内の熱伝導）	多層円筒内の熱伝導の解析をし、理論計算結果と比較検討できる。
		11th	内部流れ（発熱体のある空間内の熱移動）	発熱体のある空間内の熱移動の解析ができる。
		12th	外部流れ（物体周りの自然対流）	物体周りの自然対流の熱移動の解析をし、理論計算結果と比較検討できる。
		13th	外部流れ（物体周りの強制対流）	物体周りの強制対流の熱移動の解析をし、理論計算結果と比較検討できる。
		14th	実際の装置を用いた熱移動（解析）	実際の装置を用いた熱移動現象の解析ができる。
		15th	実際の装置を用いた熱移動（実験）	実際の装置を用いた熱移動現象について、実験結果と計算結果を比較検討できる。
		16th

Evaluation Method and Weight (%)

	試験	レポート	相互評価	態度	ポートフォリオ	その他	Total
Subtotal	0	100	0	0	0	0	100
基礎的能力	0	60	0	0	0	0	60
専門的能力	0	40	0	0	0	0	40
分野横断的能力	0	0	0	0	0	0	0