|| 英語(English)
学習支援計画書(シラバス) 検索システム
専門教育課程 機械工学科
授業科目区分 科目名 単位数 科目コード 開講時期 履修方法
専門教育課程
専門科目
専門
機械工学専門実験・演習B
Mechanical Engineering Major Lab/Exercises B
3 E032-01 2021年度
5期(前学期)
6期(後学期)
修学規程第4条を参照
担当教員名
*印は、実務経験のある教員を示しています。
授業科目の学習教育目標
キーワード 学習教育目標
1.流れ学 2.材料力学 3.機械力学・振動工学 4.計測工学・制御工学 5.成形加工 本科目では,①流体力学実験,②材料力学実験,③振動工学実験,④制御工学実験,⑤成形 加工実験を通して,専門科目で取り上げられる理論や手法を学び,より深い理解力と応用力 を身につけることを目標とする.さらに,実験方法や実験レポートの書き方を学び,実験内 容・実験結果・考察などをまとめ,発表する方法についても学習する.
授業の概要および学習上の助言
<流体力学実験>流量計測と管摩擦係数計測:ベンチュリやオリフィスによる流量と管摩擦係数の計測.流体抵抗計測:風洞 による物体まわりの圧力分布と流れ中の物体に働く流体力の計測.以上から,流体力学や流れ学で学んだ基礎を体験し理解を 深める. <材料力学実験>材料力学は部材の強度や変形を解析するための基礎理論であり,安全で安心な機械を設計するために,機械 技術者は材料力学の理論と材料の強度や変形特性を熟知する必要がある.本テーマでは,代表的な工業材料の引張試験および 曲げ試験を行い,材料力学の理論を用いて部材の強度や変形を評価する. <振動工学実験>機械の診断やメンテナンスにおいて多くの場合で評価が必要となる振動について,①振動測定手法と原理を 修得する.また,②制振のための一方法として動吸振器を取り上げ,その原理や特性を理解する. <制御工学実験>制御工学の修得を目的とする.実験装置はメカトロニクスの基本モデルをユニット化したもので,①コンピ ュータで機械を動作・制御する方法,②機構の運動による制御理論の確認に関する実験を行う. <成形加工実験>塑性加工による深絞りはプレス成形の代表的加工法で,材料の機械的特性と加工条件の良否を関連づけ,変 形特性を評価する.また,プラスチック材料の射出成形実験を行い,成形条件と成形品の良否を考察する. <自己点検授業>第15週目には自己点検授業も合わせて実施する.詳細は別途指示する. 【注意】ガイダンスはとくに実施しない.注意事項は前学期と同様である.なお,「前学期における専門実験の合否」と「後 学期の専門実験の履修条件(履修可否)」には直接的な関係が無いことを記しておく.不明点あれば自己判断すること無く適 宜確認すること.
教科書および参考書・リザーブドブック
教科書:機械工学専門実験・演習 実験指導書[金沢工業大学] 参考書:指定なし リザーブドブック:図解 プラスチック成形加工[コロナ社]、射出成形技術入門 基礎と応用[シグマ出版]
履修に必要な予備知識や技能
実験の前に関連科目の復習を行っておくとともに,実験指導書を熟読し,どのような実験をするのか十分に把握しておく必要 がある.予習レポートがあるものについては,授業前に十分な調査の上,作成し,指定された日時に提出する必要がある.予 習レポートを提出しない場合には実験・演習に参加できない場合があるので注意する.実験テーマが1つでも不合格の場合に は本科目として不合格とするとともに,特別な理由のない欠席の場合には原則として不合格とする.レポート作成において不 正行為があった場合は厳正に対処し,本科目を不合格とする.
学生が達成すべき行動目標
No. 学科教育目標
(記号表記)
D,G,H 実験結果を整理し,第三者に内容や課題を説明できる.
A,D,F,G,N,O 専門科目等で得た知識に基づいて主体的に実験を実施できる.
D,F,H,J,M,N,O 専門科目等で得た知識に基づいて実験結果を整理・考察することができる.
D,J,K,M,N 実験結果を専門知識に基づいて解釈し評価できる.
D,M,N 現象をモデル化できる場合,それらと実験結果を対比できる.
A,D,H,M,N,O 実験結果をレポートとしてまとめ,提出・説明できる.
達成度評価
評価方法
試験 クイズ
小テスト
レポート 成果発表
(口頭・実技)
作品 ポートフォリオ その他 合計
総合評価割合 0 0 90 0 0 0 10 100
指標と評価割合 総合評価割合 0 0 90 0 0 0 10 100
総合力指標 知識を取り込む力 0 0 25 0 0 0 0 25
思考・推論・創造する力 0 0 25 0 0 0 0 25
コラボレーションと
リーダーシップ
0 0 10 0 0 0 0 10
発表・表現・伝達する力 0 0 30 0 0 0 0 30
学習に取組む姿勢・意欲 0 0 0 0 0 0 10 10
※総合力指標で示す数値内訳、授業運営上のおおよその目安を示したものです。
評価の要点
評価方法 行動目標 評価の実施方法と注意点
試験
クイズ
小テスト
レポート S:十分な図表,数式により詳細に解説され,(1)主要概念を正しく理解し,(2)技術者(の卵)としての 必要レベルの興味を持って積極的に調査・分析・応用を試みたもの.A:図表,数式により解説され,主 要概念を正しく理解している.B:実験目的・方法・結果がどのようなものか,最低限必要な記述がある が,記述内容の曖昧さから実験で応用した概念の本質を正確に理解し難い.C:記述内容は実験理論や概 念の理解に誤りや不足があることを示し,記述項目の不足・省略・欠損や表現の曖昧さのため,実験の全 貌の把握や結果・結論の正当性が評価できない.D:提出物の未提出,未完成の提出物,コピーのもの.
成果発表
(口頭・実技)
作品
ポートフォリオ
その他 各実験における積極性を評価する.この積極性の中には授業出席割合も含め,遅刻は減点対象とする.正 当な理由なき欠席は上記のとおり不合格とするので注意が必要である.
具体的な達成の目安
理想的な達成レベルの目安 標準的な達成レベルの目安
①実験結果をコンピュータを用いて図・表としてわかりやすく 整理し,そのキーポイントや問題点を適切に説明できる.②専 門科目や工学設計科目で学んだ知識に基づき,実験を主体的, 計画的に実施できる.③専門科目で学んだ知識に基づき,実験 結果を整理し正しく考察できる.実験データに及ぼす要因を十 分に理解できる.④実験で得た現象を専門知識に基づいて正し く解釈あるいはモデル化し,実験結果の妥当性評価を行うこと ができる.実験結果の測定精度・信頼性に関して定量的に評価 できる.⑤現象のモデル化に基づいた理論解あるいは近似解が 得られる場合,それらと実験結果を合理的に対比することがで きる.⑥実験結果を詳細にレポートにまとめ指定された期限内 に提出できる.また,レポートの内容を適切に説明できる. ①実験結果をコンピュータを用いて図・表として整理し,その キーポイントや問題点を説明できる.②専門科目や工学設計科 目で学んだ知識に基づき,実験を主体的に実施できる.③専門 科目で学んだ知識に基づき,実験結果を整理し正しく考察でき る.実験データに及ぼす要因を理解できる.④実験で得た現象 を専門知識に基づいて正しく解釈あるいはモデル化し,実験結 果の妥当性評価を行うことができる.実験結果の測定精度・信 頼性に関して評価できる.⑤現象のモデル化に基づいた理論解 あるいは近似解が得られる場合,それらと実験結果を対比する ことができる.⑥実験結果をレポートにまとめ指定された期限 内に提出できる.また,レポートの内容を説明できる.
CLIP学習プロセスについて
一般に、授業あるいは課外での学習では:「知識などを取り込む」→「知識などをいろいろな角度から、場合によってはチーム活動として、考え、推論し、創造する」→「修得した内容を表現、発表、伝達する」→「総合的に評価を受ける、GoodWork!」:のようなプロセス(一部あるいは全体)を繰り返し行いながら、応用力のある知識やスキルを身につけていくことが重要です。このような学習プロセスを大事に行動してください。
※学習課題の時間欄には、指定された学習課題に要する標準的な時間を記載してあります。日々の自学自習時間全体としては、各授業に応じた時間(例えば2単位科目の場合、予習2時間・復習2時間/週)を取るよう努めてください。詳しくは教員の指導に従って下さい。
授業明細
回数 学習内容 授業の運営方法 学習課題 予習・復習 時間:分
第1週 <流体力学実験(1)> 2つの小グループに分け以下の2テーマの実験を行う . グループA:流量計測実験,管摩擦係数計測実験 グループB:流体抵抗計測実験 実験で必要な諸量のまとめ方,計測の仕方,計測精度 について学ぶ. 実験・演習 全体の説明後,小グループに 分かれて実験,データ解析を 行う. 予習:流量計の測定原理について の調査および管摩擦係数について の調査(詳細はeシラバス等連絡 ) 課題:実験内容に関するレポート 作成 120
第2週 <流体力学実験(2)> 小グループに分け以下の実験を行う. 風洞において円柱まわりの流れにおける円柱に作用す る力を計測する. 実験で必要な諸量のまとめ方,計測の仕方,計測精度 について学ぶ. 実験・演習 全体の説明後,小グループに 分かれて実験,データ解析を 行う. 予習:円柱の抗力に関する調査( 詳細はeシラバス等で連絡、予習 課題は第1週目にまとめて提出) 課題:実験内容に関するレポート 作成 120
第3週 <流体力学実験> 実験データの再確認,必要であれば再実験を行う. 実験・演習 最終レポートの作成 120
第4週 <材料力学実験>「引張試験」 代表的な工業材料を取り上げて引張試験を行い,各材 料の破壊や変形挙動を比較・考察するとともに,材料 力学の理論を確認する. 実験・演習 ①実験背景の説明 ②引張試験の説明 ③試験片寸法の計測 ④引張試験の実施 ⑤実験結果の解析 ⑥実験結果の総括 (予習) 材料の種類と性質に関する予習課 題を行う. (復習) 実験結果を整理し,レポートとし てまとめる. 90 120
第5週 <材料力学実験>「曲げ試験」 代表的な工業材料を取り上げて曲げ試験を行い,各材 料の破壊や変形挙動を比較・考察するとともに,材料 力学の理論を確認する. 実験・演習 ①実験背景の説明 ②曲げ試験の説明 ③試験片寸法の計測 ④曲げ試験の実施 ⑤実験結果の解析 ⑥実験結果の総括 (予習) はりの曲げ理論に関する予習課題 を行う. (復習) 実験結果を整理し,レポートして まとめる. 90 120
第6週 <材料力学実験> レポート(草稿)の検閲と修正を行い,最終レポート として完成させる.必要に応じて追実験を行う. 実験・演習 ①レポート(草稿)の検閲と ディスカッション ②レポート(草稿)の修正 ③引張試験および曲げ試験の 総括 (予習) レポート(草稿)を作成する. (復習) 最終提出レポートを完成させ,指 定の提出期日までに提出する. 120 120
第7週 <振動工学実験>「振動測定実験」 振動測定技術に関する実験を実施する.特に圧電型加 速度センサ,渦電流型変位センサを用いての振動測定 方法を修得し,また,実験データを基に測定精度につ いて考察する. 実験・演習 実験の背景を理解し,計測技 術の重要性を認識する. 説明の後,グループ毎に実験 を実施し,最後に計測実験の 総括説明により理解を深める . (予習) ・振動センサ(圧電型センサ及び 渦電流型センサ)を調査し,その 特性を理解する. (復習) ・実験データを整理し,センサの 特性を考察するとともに,取得し た実験計測データの精度を理論値 等との相関係数から整理し,考察 しレポートにまとめる. 90 120
第8週 <振動工学実験>「動的挙動の理解と動吸振器による 防振実験」 振動の動的挙動と動吸振器を用いた防振技術について 実験を実施する.特に,1自由度系,2自由度系の動的 挙動を題材として,動吸振器の特徴について考察する . 実験・演習 振動実験のもう一つの論点の 防振技術について,まず1自 由度系における共振現象を計 測・理解し,「質量・ばね系 」である動吸振器(2自由度 系)の防振特性を計測・理解 する.併せて,実際の振動現 象を減衰現象から理解する. (予習) ・質量―ばね系の動吸振器の原理 について調査し理解する. (復習) ・実験データを整理し,固有振動 数に基づく共振現象を理解する. また,動吸振器の効果を振幅比に 基づき整理し,原理を理解する. 併せて,振動工学で扱ったモデル と現実の振動現象のデータ計測結 果との差異を理解する. 90 120
第9週 <振動工学実験> 本実験の総括として,振動測定実験,動吸振器による 防振技術に関する総合的な考察を実施するための一指 針を与える.また,追加実験によって,さらに振動工 学に関する理解を深める. 実験・演習 振動減衰までを考慮した振動 計測データの捉え方(一指針 )の説明に基づき,計測デー タをさらに詳細に整理・考察 し,振動現象及び防振技術に ついて理解する. (予習) ・減衰振動現象(振動工学の授業 内容)について復習し,計測デー タの特性及び整理要領について調 査する. (復習) ・最終提出レポートを完成させ, 指定の提出期日までに提出する. 90 120
第10週 <制御工学実験>「機構の運動による制御理論の確認 (1)」 自動制御の基本であるアナログ制御システムの構成, 及び直流サーボモータの速度制御(一次遅れ系の過渡 応答・周波数応答)についてに学習する. 実験・演習 ①実験背景,実験内容に関連 する制御工学の説明 ②速度制御について,一次遅 れ系の過渡応答特性,周波数 応答特性の実験実施. (予習) 実験テキストを熟読し,予習課題 を通じて,本実験内容に関連する 制御工学について学習する. (復習) 実験結果を整理し,図表にまとめ る. 120 120
第11週 <制御工学実験>「機構の運動による制御理論の確認 (2)」 位置決め制御系を構成して,二次遅れ系の過渡応答特 性の評価,外乱(固体摩擦)による定常位置偏差を抑 制する方法(積分補償),及び制御系の安定性を判別 する方法について学習する. 実験・演習 ①実験内容の理論的背景の説 明 ②位置決め制御系における過 渡応答特性,積分補償,制御 系の安定判別,台形波入力を 用いた位置決めの各実験の実 施. (予習) 位置決め制御系について,実施す る実験内容の理論的背景について 学習する. (復習) 実験データを整理し,最終提出レ ポートを作成する. 90 120
第12週 <制御工学実験> 実験レポート(草稿)の検閲と修正を行い,最終レポ ートとして完成させる.さらに,周波数特性に関する 実験から得たボード線図を使った演習を行う. 実験・演習 ①課題内容の説明 ②実験レポート(草稿)の確 認とディスカッション ③実験レポート(草稿)の修 正 ④周波数応答特性の実験結果 (ボード線図)に関する演習 (予習) 実験レポート(草稿)を作成する . (復習) 最終提出レポートを完成させ,指 定の提出期日までに提出する. 120 120
第13週 <成形加工実験>「深絞り加工」 塑性加工の特徴と,深絞り加工の概要について学習す る.加工条件の設定に必要となる材料の機械的特性に ついて理解する.深絞り加工を行い,材料特性と加工 の良否を検討するとともに,加工限界を把握し,適切 な加工条件とは何かを判断する. 実験・演習 ①深絞り加工の概説 ②使用する材料の説明 ③加工限界の特定(TZP試験 の実施) ④限界絞り比の算出 (予習)深絞り加工に関する以下 の用語を調べる. ・限界絞り比 ・加工硬化指数 ・ランクフォード値 (復習)実験結果をレポートとし てまとめ,指定日時に指定場所に 提出する. 90 120
第14週 <成形加工実験>「射出成形」 ポリプロピレン及び炭素繊維入りポリプロピレンを射 出成形機で試験片形状に成形し,成形方法を理解する とともに,成形条件に及ぼす素材の違いと寸法安定性 の影響を考察する. 実験・演習 ①講義:高分子系材料の特徴 及び射出成型の特徴 ②講義:成形実験手順の説明 ③実験・演習:具体的な成形 実験と成形品の観察,実験グ ループ内での討論 ④講義:データ整理法及び考 察のポイントの説明 (予習)教材配信システムなどで 配布された資料を事前にダウンロ ード・印刷し,熟読した上で授業 に臨むこと.事前に指定された予 習課題を行い,授業開始時に提出 する. (復習)実験結果をレポートとし てまとめ,指定日時に指定場所に 提出する. 90 120
第15週 <成形加工実験> 得られた実験結果を整理するとともに,レポートとし てまとめ,材料特性と加工条件,加工の良否を考察す る. 実験・演習 ①材料の違いによる成形性評 価 ②金属材料の機械的特性値( 特に加工硬化指数,ランクフ ォード値と成形性の関係 ③実験レポート(草稿)の作 成とディスカッション (予習) ・データ整理(機械的特性値と成 形性評価指標) ・実験レポート作成 (復習) 最終提出レポートを完成させ,指 定提出期日までに提出する. 120 120