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科目の基本情報

開講年度 2018 年度
開講区分 工学部機械工学科 ・専門教育
受講対象学生 学部(学士課程) : 3年次
工学部機械工学科
選択・必修 必修
学科必修
授業科目名 機械設計製図Ⅰ
きかいせっけいせいずⅠ
Machine Design and Drawing I
単位数 1 単位
他学部・他研究科からの受講
市民開放授業 市民開放授業ではない
開講学期

前期

開講時間 金曜日 8, 9, 10時限
開講場所

担当教員 吉川 高正(工学研究科機械工学専攻

YOSHIKAWA, Takamasa

学習の目的と方法

授業の概要 機械を設計する場合には,(1)使用目的を満足する機構の想定,(2)機構を実現する各部品の形状や寸法および材料の決定,(3)実際の機械製作に関する加工法の選択を行い,(4)以上の決定事項に基づいて設計書と製図を作成する.(1)~(3)の項目は,要求される機能が実現されるだけでなく,その機械の使用条件や経済性といった制約条件を満たしうるように検討されることが必要である.機械設計は,基礎的な専門知識を実践的に扱える技能と,相互に関連し合う(1)~(3)および制約条件を包括的に吟味できるセンスが要求される.本講義では,簡単で基本的な機構の手動ウインチを例に取り,そのシステムを理解し,与えられた仕様に対して自分自身で設計・製図することにより,機械設計の基礎を体得し,かつそのセンスを養うことを目的とする.
学習の目的 機械設計の基本となる強度設計を主眼として,機械の設計・製図の基礎的な一連の工程を実技を通じて身に付ける.
学習の到達目標 簡単で基本的な機構を持つ機械である手動ウインチを例に取り,設計書および組図・部品図の製図作製までの一連の作業が実現できるようになる.歯車機構や差動ブレーキ機構といった基本的な機構の設計ができるようになる.負荷条件が変化する機構部品(主に軸)に対して,材料力学に基づき,強度的に安全な設計ができるようになる.実用性や経済性を加味して,機械設計における実現可能性について意識できるようになる.また,製図を通じて,加工方法や表面粗度,はめあいといった設計項目を理解できるようになる.
ディプロマ・ポリシー
○ 学科・コース等の教育目標
○ JABEE 関連項目

○ 全学の教育目標
感じる力
  •  感性
  •  共感
  •  倫理観
  • ○モチベーション
  • ○主体的学習力
  •  心身の健康に対する意識
考える力
  •  幅広い教養
  • ○専門知識・技術
  • ○論理的思考力
  • ○課題探求力
  • ○問題解決力
  •  批判的思考力
コミュニケーション力
  •  情報受発信力
  •  討論・対話力
  •  指導力・協調性
  •  社会人としての態度
  •  実践外国語力
生きる力
  •  感じる力、考える力、コミュニケーション力を総合した力

授業の方法 実習

授業の特徴 能動的要素を加えた授業

教科書
参考書 機械設計製図テキスト 手巻ウィンチ(長町拓夫著,コロナ社)
JISに基づく機械設計製図便覧(大西清著,理工学社)
新編JIS機械製図(吉澤武男編著,森北出版)
成績評価方法と基準 評価は,設計書(50点),製図図面(50点)の総計100点で行い,総計点数/10を四捨五入して最終成績とし,最終成績6以上を合格とする.
オフィスアワー 水曜日18:00~19:00に,機械棟4階吉川教員室にて対応.電子メールによる受け付け可.
受講要件 特になし.
予め履修が望ましい科目 機械製図に関連するJIS規格の基本,および図面の理解と製図の作成のために「機械設計製図基礎」の十分な修得を要する.
また,強度計算のために「材料力学および演習」の習熟を要する.
発展科目 3年生後期に開講される「機械設計製図Ⅱ」において,熱エネルギー変換機器としてのディーゼルエンジンの設計を行う.
強度設計における力学的根拠の理解のために同時期に開講される「連続体力学」,また相乗的に理解を促すために「機械設計」を履修することが望ましい.
授業改善への工夫 毎回の授業において,授業の要点についてしっかりと説明し,設計のフローが把握しやすい板書を目指す.また,機構や原理がわかりやすいよう図示を多用する.なお,ノート作成のサポートとして,重要な図はあらかじめ資料として配布する.また,設計書を返却する際に,それぞれの設計における問題点について学生一人一人に個別に指導を与えるようにすることにより,理解度の向上をはかる.
その他

授業計画

第1回 概要 機械設計の考え方
参考資料および予定表等の配布
授業時間内の学習内容 講義形式: スライド
講義内容
(1)機械設計製図の意義と本講義の目標
(2)手巻きウィンチの構造と基本仕様の決定
キーワード(Key Word(s)) 設計(mechanical design),製図(drafting, drawing),機構(mechanism),強度(strength),経済性(economics, cost),法規(regulations),手巻きウィンチ(winch),仕様(specifications),部品(mechanical parts),トルク(torque)
事前学修の内容
事後学修の内容 (1)配布された参考資料について,「はじめに」と「設計課題」について熟読して理解する。
(2)配布された参考資料にある項目(「1・1ワイヤロープ」など)を確認しておく。
(3)配布された予定表をスケジュール帳などに記載しておく。
自由記述欄
第2回 概要 ウインチ構成要素の設計Ⅰ(ワイヤロープ,巻胴)
授業時間内の学習内容 講義形式:板書(スライドを併用)
講義内容:
ワイヤーロープの選定方法
巻胴の設計内容
巻胴設計(1)
キーワード(Key Word(s)) ワイヤロープ(wire rope),切断荷重(breaking load),安全係数(safety factor),巻胴(drum)
事前学修の内容 配布資料1・1,1・2を熟読しておく。
事後学修の内容 講義内容に照らして,配布資料1・1の[課題の計算]について設計のフローを理解し,条件を変更して計算できるようにする。
自由記述欄
第3回 概要 ウインチ構成要素の設計Ⅱ(巻胴,歯車装置)
授業時間内の学習内容 講義形式:板書(スライドを併用)
講義内容:
巻胴設計(2)
歯車装置の役割と設計方法
キーワード(Key Word(s)) 巻胴(drum),歯車(gear),歯車装置(geared system),歯数比(gear ratio),円ピッチ(circular pitch)
事前学修の内容 配布資料1・3を熟読し,理解しておく。
事後学修の内容 講義内容に照らして,配布資料1・2の[課題の計算]について,条件を変更して計算する。
歯車装置の形状と構造を理解し,歯数比の導出が自分で行えるようにする。
自由記述欄
第4回 概要 ウインチ構成要素の設計Ⅲ(歯車装置)
授業時間内の学習内容 講義形式:板書(スライドを併用)
講義内容:歯車設計の基本項目(2)
キーワード(Key Word(s)) 歯車(gear),モジュール(module),ピッチ円直径(pitch circle diameter)
事前学修の内容 材料力学における片持ちはりの曲げ応力を復習しておく。
事後学修の内容 講義内容に照らして,配布資料1・3の[課題の計算]について,条件を変更して計算する。
円ピッチの計算式について,講義内容に照らして意味を理解する。
自由記述欄
第5回 概要 ウインチ構成要素の設計Ⅳ(軸)
授業時間内の学習内容 講義形式:板書(スライドを併用)
講義内容:
曲げとねじりを受ける構造部品
軸の役割と設計方法
軸設計(1)
キーワード(Key Word(s)) 軸(shaft),スパン(span length),負荷条件(load condition),部品自重(weight),曲げ荷重(bending load)
事前学修の内容 配布資料1・4,1・5,1・7について熟読しておく。可能な範囲で1・10にも目を通しておく。
事後学修の内容 配布資料1・4と1・5について再度熟読し,負荷条件を構造と使用条件に照らして列挙しておく。
自由記述欄
第6回 概要 ウインチ構成要素の設計Ⅳ(軸)
授業時間内の学習内容 講義形式:板書(スライドを併用)
講義内容:軸設計(2)
キーワード(Key Word(s)) 歯車伝達力(gear force),曲げモーメント(bending moment),反力(reaction),トルク(torque)
事前学修の内容 材料力学における両端単純支持はりの曲げモーメントを復習しておく。
事後学修の内容 配布資料1・4と1・5について再度熟読し,負荷条件を構造と使用条件に照らして列挙しておく。
講義内容に照らして,相違や共通点を判別しておく。
自由記述欄
第7回 概要 ウインチ構成要素の設計Ⅴ(軸,ブレーキ装置)
授業時間内の学習内容 講義形式:板書(スライドを併用)
講義内容:
軸設計(3)
ブレーキ装置の構造と設計
各自設計課題の提示
キーワード(Key Word(s)) 延性(ductile),脆性(brittle),複合負荷(combined loading),差動ブレーキ(differential brake),ブレーキレバー(brake lever)
事前学修の内容 配布資料1・4と1・5の[課題の計算]を熟読し,問題点を明らかにしておく。
配布資料1・8を熟読しておく。
事後学修の内容 配布資料をすべて(講義で説明したところ以外を含めて)熟読し、設計課題に対する設計書作成のフローを計画する。
自由記述欄 各自課題仕様を提示する。
第8回 概要 設計書の作成Ⅰ
演習:各自設計課題による設計書作成
授業時間内の学習内容 演習:各自設計課題による設計書作成
キーワード(Key Word(s)) 設計書(design specification)
事前学修の内容
事後学修の内容
自由記述欄
第9回 概要 設計書の作成Ⅱ
演習:各自設計課題による設計書作成
授業時間内の学習内容
キーワード(Key Word(s)) 設計書(design specification)
事前学修の内容
事後学修の内容
自由記述欄
第10回 概要 設計書の作成Ⅲおよび設計書の提出
演習:各自設計課題による設計書作成
授業時間内の学習内容
キーワード(Key Word(s)) 設計書(design specification)
事前学修の内容
事後学修の内容
自由記述欄 提出期限・提出場所は第1回ガイダンスにおいて指定する。
第11回 概要 設計書の返却と修正方法,製図作成の注意点
授業時間内の学習内容 講義形式:スライド
講義内容:
設計書を返却し,修正点および再提出等の判定結果を提示する。
注意すべき一般的な修正点と修正方法について講義する。
製図についての注意点を説明する。
キーワード(Key Word(s)) 設計書(design specification),製図(drafting, drawing)
事前学修の内容 2年次後期の機械設計製図基礎のテキスト(森北出版「JIS機械製図」)を復習しておく。
ねじや粗さ表記,はめあい…など基本項目すべてについて,どのページに標記されているかを確認しておく。
事後学修の内容 指定された設計書の修正点について,配布参考資料を再度熟読し,修正する。
自由記述欄
第12回 概要 組立図の製図
演習:各自設計課題による設計書修正と製図作成
授業時間内の学習内容
キーワード(Key Word(s)) 製図(drafting, drawing),組立図(assembling drawing)
事前学修の内容
事後学修の内容
自由記述欄
第13回 概要 部品図の製図Ⅰ
演習:各自設計課題による製図作成
授業時間内の学習内容
キーワード(Key Word(s)) 製図(drafting, drawing),部品図(part drawing)
事前学修の内容
事後学修の内容
自由記述欄
第14回 概要 部品図の製図Ⅱ
演習:各自設計課題による製図作成
授業時間内の学習内容
キーワード(Key Word(s)) 製図(drafting, drawing),部品図(part drawing)
事前学修の内容
事後学修の内容
自由記述欄
第15回 概要 部品図の製図Ⅲと提出
演習:各自設計課題による製図作成
授業時間内の学習内容
キーワード(Key Word(s)) 製図(drafting, drawing),部品図(part drawing)
事前学修の内容
事後学修の内容
自由記述欄 提出期限・提出場所,再提出の指示については第11回ガイダンスにおいて指定する。
ナンバリングコード(試行) EN-COMN-3

※最初の2文字は開講主体、続く4文字は分野、最後の数字は開講レベルを表します。 ナンバリングコード一覧表はこちら


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