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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
機械要素設計
Mechanical Elements Design
2 E016-01 2021年度
4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.機械設計 2.機械要素 3.信頼性設計 4.材料剛性と強度設計 5.地域連携 設計能力とは,機械を構成しているさまざまな部品を,それぞれの機能から機械要素として 捉え,その作動原理について力学を応用して定量的に自ら安全設計ができることである.こ の能力の基礎力を培うために,設計上必要な規格(JIS規格など)を参照し,機械要素とし ての部品設計(詳細設計)のプロセスを身につける.
授業の概要および学習上の助言
製品の要求仕様から具体的な設計情報に置き換えるための基礎的な設計手法を体系的に学ぶ.設計工程の流れと各工程で考慮 すべき視点(性能,コスト,生産性,品質,信頼性,等)と破壊形式と強度設計の手法を学び,基本的な機械要素(ねじ,軸 ,軸受,歯車)の設計法を学ぶ. 1.設計の基礎  (1)設計の手順,(2)設計と加工,(3)信頼性設計        2.材料の強度と剛性                    (1)荷重の分類および材料の機械的性質,(2)疲労強度および材料の変形と応力,(3)強度設計と安全率 3.機械要素  (1)ねじ,(2)軸および軸受,(3)歯車 また,実践に即した内容として,実際の設計・開発の分野で活躍する技術者から機械設計に関する実践的概論に関する情報提 供を受け,関連知識をさらに深めることに努める.
教科書および参考書・リザーブドブック
教科書:機械設計法 第3版[森北出版] 参考書:新編「JIS機械製図」[森北出版] リザーブドブック:指定なし
履修に必要な予備知識や技能
「機械系製図Ⅰ・Ⅱ」「工業力学」,「材料力学Ⅰ」を履修済みであることが望ましい.特に,「機械系製図Ⅰ・Ⅱ」で扱う 寸法公差,幾何公差,キーの選定等,精度に関する内容は十分に復習し理解しておくこと.授業には計算機(関数電卓)を必 ず持参し,「新編JIS機械製図」(「機械系製図」で使用した教科書)も持参すること.
学生が達成すべき行動目標
No. 学科教育目標
(記号表記)
J 製品の要求仕様を具体的な設計情報に置き換えていく設計工程を理解し,説明できる.
B,D,J 機械設計における技術者倫理,信頼性設計や安全率を理解し,説明ができる.
J,M 部材に加わる荷重を判断し,強度設計ができる.
J,M ねじ,軸および軸受の設計に必要な計算ができ,要求仕様に応じた選択ができる.
J,M 歯車の設計に必要な計算ができ,要求仕様に応じた選択ができる.
J,K 必要な規格(JIS規格など)を参照でき,設計に応用できる.
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 40 40 20 0 0 0 0 100
指標と評価割合 総合評価割合 40 40 20 0 0 0 0 100
総合力指標 知識を取り込む力 20 20 0 0 0 0 0 40
思考・推論・創造する力 20 15 5 0 0 0 0 40
コラボレーションと
リーダーシップ
0 0 0 0 0 0 0 0
発表・表現・伝達する力 0 0 10 0 0 0 0 10
学習に取組む姿勢・意欲 0 5 5 0 0 0 0 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 基本的な応力,ひずみの計算ができること.ねじの有効断面積から,ねじ径を決定できること.軸にかか る力から,適切な軸径をJISの表から決定できること.キー溝の計算ができること.軸受の寿命計算がで きること.歯車のモジュールから強度計算や寸法計算ができること.速度伝達比から,歯数を計算できる こと,等.これらの理解度を総合的に評価する.なお,予習復習を十分に行っておく必要がある.
クイズ
小テスト
「試験」欄の記述と同様であり,これらの理解度を個々の授業内容に応じて評価する.また,小テスト・ クイズは授業の進捗に応じて行うことから,実施スケジュールを変更する場合があるため,授業には毎回 出席し,実施日時を確認すること.予告無しに実施する場合も大いに有りうることに注意されたい.予習 ・復習を十分に行っておく必要がある.
レポート 「試験」欄の記述と同様であり,個々の授業内容に応じて課す.レポートは授業の進捗に応じて行うこと から,実施スケジュールを変更する場合があるため,授業には毎回出席し,実施日時を確認すること.さ らに,地域の企業技術者による実践的な設計手法に関して自らの考えをレポートにまとめる. 上記全体を総じて,第三者の課題・レポートの写し(いわゆるコピー)等の不正行為が判明した場合には 相応の対応を取るので,絶対にこのようなことは行わないよう自立・自律し取り組むこと.また,指定日 時外の課題提出は一切認められないので期日管理を十分に行うこと.
成果発表
(口頭・実技)
作品
ポートフォリオ
その他
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設計解を理解でき,設計者の行う工程を明解に説明できる. ②安全率を適切に選定できるとともに,エンジニアとしての倫 理観を持つことができる. ③部材の寸法,形状について規格に基づき具体的に示すことが できる. ④ねじ,軸の仕様(主に径)を力学的な計算をもとに確実に決 定することができる. ⑤速度伝達比の計算が確実にできる.モジュールを正確に説明 でき,歯数及び寸法計算ができる. ⑥地域企業技術者による実践的設計に関する情報提供を受け, それを明解な目的意識を持って行動指針とすることができる. ①設計解を理解でき,設計者の行う工程を説明できる. ②安全率の考え方を理解し,エンジニアとしての倫理観を持つ ことができる. ③部材の寸法,形状について規格に基づき示すことができる. ④ねじ,軸の仕様(主に径)を力学的な計算をもとに決定する ことができる. ⑤速度伝達比の計算ができる.モジュールの概念が説明でき, 歯数計算ができる. ⑥地域企業技術者による実践的設計に関する情報提供を受け, それを行動指針にすることができる.
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
1 配布する学習支援計画書を基に科目の学習目標,概要 や行動目標を理解する.特にこの科目が学科の教育目 標のどの部分を担っているか,具体的な達成レベルの 目安を理解する. 【設計の基礎】  機械と機械要素の学習   機械の定義,機械要素  機械設計と標準化の学習 機械設計の手順の学習  設計と加工の関連の学習  設計支援技術の学習  機械の寿命の学習  信頼性設計と技術者倫理の学習  ※また,企業技術者から情報提供を得た実践的設計 手法に関する概論を交えながら講義を進める. 講義と質疑 ・機械を構成する機械要素の 紹介 ・設計の定義,手順,設計解 の説明 ・加工法の紹介 ・CAEの種類の説明 ・設計の際に考慮すべき事項 の説明 自己点検 【予習】 ・機械設計の基礎 【復習】 ・学習・教育目標と本科目との関 連の理解 ・シラバスの確認 ・授業運営日程の確認 ・機械の寿命の考え方 ・自らが考える技術者倫理 50 50
2 【材料の強度と剛性】  荷重の分類に関する学習  材料の機械的性質の学習 疲労強度の学習  材料の応力と変形の学習 講義と質疑 ・引張,曲げ,せん断荷重の 説明 ・応力の考え方の説明 ・破壊の説明 自己点検 【予習】 ・工業力学(力の釣り合い) 【復習】 ・応力-ひずみ関係の理解 ・断面積,断面2次モーメント, 断面係数の関係 50 90
3 【材料の強度と剛性】  強度設計の学習  許容応力と安全率  材料の強度に関する課題演習(小テスト)  ※小テストの実施時期・回数は授業進捗に応じて変 更するので別途指示する. 講義と演習 ・強度設計に必要な指標の説 明 ・許容応力の算出法の説明 自己点検 【予習】 ・材料力学(応力) 【復習】 ・荷重と応力の違い 50 90
4 【機械要素:ねじ】  ねじ基本の学習  ねじの分類と規格の学習  ねじの原理と力学の学習  おねじの太さと長さ 講義と演習 ・ねじの種類,規格の説明 ・おねじの直径,長さの設計 手順の説明 自己点検 【予習】 ・ねじの種類とおねじ,めねじの 差異 【復習】 ・メートルねじの主要名称 ・ねじの設計プロセス 50 90
5 【機械要素:ねじ】  ねじの強度に関する学習  ねじ全般に関する課題演習(小テスト)  ※小テストの実施時期・回数は授業進捗に応じて変 更するので別途指示する.  【総合演習】  設計課題に関する演習 演習 ・指定された設計条件で課題 の設計を行い,設計プロセス をまとめる. 自己点検 【予習】 ・ねじの設計の手順 【復習】 ・設計結果をまとめる. 50 100
6 【中間振り返り】  理解度を確認するため中間達成度確認試験を行う.  ※中間達成度確認試験の実施時期は授業進捗に応じ て変更するので別途指示する.  ※正課外で地域技術者との連携による特別講演会に 参加し,機械要素設計の実践手法を学ぶとともに,レ ポートにまとめる. 試験 ・記述式試験の実施 ・講義の進捗に合わせて実施 週を変更する場合もある. 自己点検 特別講演会(正課外) ・特別講義の実施とレポート 課題の提示 【予習】 ・中間達成度確認試験のための準 備 【復習】 ・これまで学習した基本的内容の 復習 ・特別講演会(正課外)で得た機 械要素設計の実践手法をレポート にまとめる. 100 80
7 【機械要素:軸および軸継手】  軸の種類と役割の学習  軸に作用する力と軸の強度の学習 講義と質疑 ・軸にかかる荷重の種類の説 明 ・軸の設計法の説明 ・軸直径の標準数の説明 自己点検 【予習】 ・材料力学(梁の力学) 【復習】 ・トルクのみ作用と曲げのみ作用 軸の荷重条件 ・軸直径の決定プロセス 50 90
8 【機械要素:軸および軸継手】  軸の材料の学習(キー計算)  キーの種類と強度の学習 キーに関する課題演習(小テスト) ※小テストの実施時期・回数は授業進捗に応じて変 更するので別途指示する. 講義と演習 ・キーの選定方法の説明 ・キーの強度計算法の説明 自己点検 【予習】 ・キーの種類と名称 【復習】 ・キー決定の計算プロセス 50 50
9 【機械要素:軸受】  転がり軸受の構造と種類の学習  転がり軸受の選定法の学習  転がり軸受の組合せの学習  転がり軸受の寿命計算  軸受の課題演習(小テスト)  ※小テストの実施時期・回数は授業進捗に応じて変 更するので別途指示する. 講義と演習 ・負荷条件(ラジアル,スラ スト)の説明 ・転がり軸受の種類の説明 ・転がり軸受の設計方法の説 明 ・回転数,寿命計算の方法と 軸受選定の説明 ・軸受の設計 自己点検 【予習】 ・転がり軸受の基本用語 【復習】 ・回転数と寿命計算 ・軸受の設計プロセス 50 100
10 【機械要素:軸受】  軸受の種類と特徴の学習  すべり軸受の学習  すべり軸受の種類  すべり軸受の設計方法 講義と質疑 ・すべり軸受の種類の説明 ・すべり軸受の設計思想の説 明 自己点検 【予習】 ・すべり軸受の基本用語 【復習】 ・すべり軸受の特徴と設計要素 50 50
11 【機械要素:歯車】  歯車伝動の特徴の学習  歯車各部の名称   モジュールの概念  標準歯車の各部寸法 講義と演習 ・歯車の種類の説明 ・モジュール,歯数,基準円 直径の選定,算出方法の説明 ・歯車基本設計 自己点検 【予習】 ・歯車製図と基本用語 【復習】 ・モジュール,基準円直径 ・歯車の設計プロセス 50 100
12 【機械要素:歯車】  速度伝達比  歯車の設計の課題演習(小テスト)  ※小テストの実施時期・回数は授業進捗に応じて変 更するので別途指示する. 講義と演習 ・速度伝達比の定義の説明 ・歯幅の計算法の説明 ・曲げ強さ,歯面強さの計算 法の説明 ・歯車詳細設計 自己点検 【予習】 ・歯車製図と基本用語 【復習】 ・速度伝達比 ・歯車の設計プロセス 50 100
13 【総合演習】  設計課題に関する演習 (これまで学んだ設計プロセスに準じて設計を行う. 必要に応じてディスカッションを行う場合もある.) 演習 ・指定された設計条件で課題 の設計を行い,設計プロセス をまとめる. 自己点検 【予習】 ・軸径の決定と,伝達されるトル ク,力 ・歯車のモジュール,基準円直径 ,速度伝達比 【復習】 ・設計結果をまとめる. 50 100
14 【総合演習2】  これまでの理解度を確認するため達成度確認試験を 行う.  達成度確認試験に関する主要要素の解説を行う. 試験 ・記述式試験の実施 講義と演習 ・主要な機械要素の解説 自己点検 【予習】 達成度確認試験のための準備 【復習】 これまでに学習した基本的内容の 復習 100 70
15 【総合振り返り】 総合的な達成度を自己点検(行動目標に到達したかど うか)の確認を行う. ・これまでの試験の解説,出 席日数確認など. 総合的な達成度を自己点検し ,次に続く科目と関連付ける . 自己点検 【復習】 ・これまでの学習内容の確認 50