機械振動学

科目基礎情報

学校 北九州工業高等専門学校 開講年度 平成31年度 (2019年度)
授業科目 機械振動学
科目番号 0045 科目区分 専門 / 選択
授業形態 授業 単位の種別と単位数 学修単位: 2
開設学科 生産デザイン工学専攻 対象学年 専1
開設期 前期 週時間数 2
教科書/教材 振動工学入門(改訂版) 山田伸志 監修 パワー社
担当教員 鎌田 慶宣,井上 昌信

目的・到達目標

1. 本科で学習した振動工学を基礎として、それらを応用することができる。
2. 機械の振動現象を適切な運動方程式で数学モデル化することができる。
3. 振動を低減する防振の原理を理解できる。

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本科で学習した振動工学を基礎として、それらを応用することができる。本科で学習した振動工学の基礎を、より深く理解することができる。本科で学習した振動工学の基礎ができていない。
評価項目2機械の振動現象を適切な運動方程式で数学モデル化し、それを解くことができる。機械の振動現象を適切な運動方程式で数学モデル化できる。機械の振動現象を適切な運動方程式で数学モデル化することができない。
評価項目3振動を低減する防振の原理を機械に応用することができる。振動を低減する防振の原理を理解できる。振動を低減する防振の原理を理解できない。

学科の到達目標項目との関係

専攻科課程教育目標、JABEE学習教育到達目標 SB① 説明 閉じる
専攻科課程教育目標、JABEE学習教育到達目標 SB② 説明 閉じる

教育方法等

概要:
近年の機械類の高速化、軽量化、高性能化の要求が厳しくなるにつれ、振動・騒音に関するトラブル事例も多くなってきている。本講義では、様々な振動を防止し、問題を解決するために必要な基礎知識の修得と、通常の動的設計で必要となる多自由度系と連続体の振動が体系的に理解できるようになることを目標とする。さらに、それまでの内容を応用した振動の防止法の原理について理解する。
授業の進め方と授業内容・方法:
授業内容のさらなる理解のため、演習問題を実施している。本分野は数式の取扱いが多いため、受講生自身が問題を解くことで、一層の理解が深まる。自発的な取り組みを心掛けてもらいたい。
注意点:
1.三角関数、微分方程式、行列、等の数学の基礎知識と、本科で学習した「1 自由度系の振動」に関する取扱いを授業に臨む前に復習しておくこと.
2.授業の復習と、演習課題プリントが課せられるので、自学自習して提出すること.

授業計画

授業内容・方法 週ごとの到達目標
前期
1stQ
1週 授業のガイダンス
機械の振動問題の概説
科目のシラバスを知る
身近な機械である自動車の振動騒音現象の専門用語や発生原因について知る
2週 1自由度系振動(1) 機械の振動を表現する1自由度系運動方程式の意味を、深く理解する
3週 1自由度系振動(2) 1点に大きな集中質量をもつ梁の振動モデルを理解する
エネルギー法による固有振動の求め方を理解する
4週 1自由度系振動(3) 減衰項を含む運動方程式の解法を理解する
粘性減衰係数、減衰比、対数減衰率の関係を理解する
5週 1自由度系振動(4) 振動変位、速度、加速度の周波数応答関数、応答曲線と位相の意味を理解する
6週 多自由度系振動(1) 多自由度系の自由振動では、連立した振動数方程式を解くことで、複数個の固有振動数と固有モードが得られることを理解する
7週 多自由度系振動(2) 多自由度系の強制振動では複数の共振峰が発生することを理解する
8週 中間試験
既習領域の問題を解くことができる.
2ndQ
9週 連続体の振動(1) 弦や膜の振動を表す方程式とその解法を理解する
10週 連続体の振動(2) 棒の縦振動、ねじり振動を表す方程式とその解法を理解する
11週 連続体の振動(3) はりの曲げ振動を表す方程式とその解法を理解する
12週 振動対策(1) 防振理論による振動絶縁の原理を理解する
13週 振動対策(2) 動吸振器について理解する
14週 振動計測と解析 振動の計測原理や実験解析方法を知る
15週 前期定期試験
既習領域の問題を解くことができる.
16週 定期試験内容についての解説 定期試験内容について理解する

評価割合

試験発表相互評価演習レポートポートフォリオその他合計
総合評価割合70003000100
基礎的能力0000000
専門的能力70003000100
分野横断的能力0000000