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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
機械力学Ⅱ
Dynamics of Machines II
2 E019-01 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.非減衰振動 2.非減衰振動の応用 3.減衰振動と減衰強制振動 4.多自由度系と制振 5.地域連携 近年の自動機械は生産性を向上させるために高速化、高精度化、制振化が図られている。こ れによって各種機械で発生する振動現象も問題化してきている。それに伴って、機械の振動 問題に対する基礎的な知識は機械技術者にとって重要な要因になってきている。そこで本科 目では、機械に生じる1自由度系と2自由度系の振動問題の基礎を理解して設計に応用できる ようにするため、それらの基本的現象をモデル化し、力学的な考え方の適用法を修得する。 さらに、制振技術としての動吸振器の基礎と原理を修得する。
授業の概要および学習上の助言
 本科目では、さまざまな振動モデルの運動を表現するための運動方程式の作り方を理解し、その解法を学ぶ。そのために、 講義中に理解を深めることは当然のこと、演習やレポートに対しても積極的に取り組み、解を求める力を養成することが重要 と言える。さらに、自動機械の振動のモデル化手法も修得し、応用力を身につけることも目指す。  本科目の概略内容(キーワード)は、次のとおりである。 ----- 1.非減衰自由振動 キーワード:直線振動、ねじり振動、振り子振動、エネルギー法による解法、等々 2.粘性減衰 キーワード:減衰比、粘性減衰係数、等々  3.強制振動 キーワード:外力による強制振動、変位による強制振動、等々 4.振動問題の応用 キーワード:危険速度、振動測定、フーリエ解析の基礎、等々 5.多自由度系への展開:キーワード:動吸振器 -----  講義の進展状況に応じてクイズ・小テストの実施時期、レポートの提示時期、等々も含めて学習内容やスケジュールを一部 変更することがあるため、それは講義あるいはポータルを通じて適宜指示する。指示を聞き逃すことの無いように注意するこ と。また、欠席した場合には当該講義で配布されるレポート用紙を受け取れない場合があるので、欠席することの無きよう、 十分に注意すること。
教科書および参考書・リザーブドブック
教科書:振動工学入門[パワー社] 参考書:指定なし 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
「工業力学」並びに「機械力学Ⅰ」を十分理解し、修得しておくことが望ましい。講義の進展状況に応じてクイズ・小テスト の実施時期、レポートの提示時期、学習内容、スケジュールを一部変更することがあるため、それは講義あるいはポータルを 通じて適宜指示する。また、同時開講される「制御工学」との関係性を意識しつつ受講することが望ましい。
学生が達成すべき行動目標
No. 学科教育目標
(記号表記)
D,J,M 減衰系を含めて機械の振動をモデル化して表現できる。
D,J,M 表現したモデルを元に運動方程式を作成できる。
D,J,M 微分方程式からなる運動方程式の解を求めることができる。
D,J,M 動吸振器の原理を理解し説明できる。
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 70 30 0 0 0 0 100
指標と評価割合 総合評価割合 0 70 30 0 0 0 0 100
総合力指標 知識を取り込む力 0 35 15 0 0 0 0 50
思考・推論・創造する力 0 35 15 0 0 0 0 50
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 0 0 0 0 0 0
学習に取組む姿勢・意欲 0 0 0 0 0 0 0 0
※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
クイズ・小テストは、講義や自己学習(レポート、等々)で学んだ内容の理解度を確認するために行う。 クイズ・小テストの内容、時間等の詳細は別途講義中に説明する。学期途中、並びに学期末に適宜達成度 (理解度)を確認するため、クイズ・小テストを実施する。
レポート レポートは、講義で学んだ内容の理解度をさらに発展させるために、自己学習した内容を提出する。レポ ートは、クラス・番号・氏名を記入したA4のレポート用紙(あるいは配布される用紙)に、自己学習した 内容を第三者が理解できるように纏める。レポート課題の内容、提出締め切り等の詳細は別途講義中に説 明する。なお、指定した日時以外でのレポートの受け取りは行わないので、時間に余裕をもって取り組む とともに、提出日等のスケジュール管理を怠らないこと。
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
生産機械、交通機械、等々の各種自動機械から発生する振動、 並びにそれら機械が外部から受ける振動現象を捉えて、以下の ことができる。 ①機械の振動を講義で学んだ振動モデルに置き換え、適切に表 現できる。 ②表現したモデルに基づいて運動方程式を作成できる。 ③運動方程式の解を求められる。 ④多自由度系を含めてさまざまな振動問題に応用でき、基礎的 な動吸振器の設計問題に知識を反映できる。 ⑤地域の振動問題(あるいは題材)とその解決方法(あるいは 振動工学的原因)について明確に説明できるとともに、さまざ まな課題(振動問題)に応用できる。 生産機械、交通機械、等々の各種自動機械から発生する振動、 並びにそれら機械が外部から受ける振動現象を捉えて、以下の ことができる。 ①機械の振動を講義で学んだ振動モデルに置き換え、表現でき る。 ②表現したモデルに基づいて運動方程式を作成できる。 ③運動方程式の解を求められる。 ④多自由度系を含めた簡単な振動問題に応用でき、動吸振器に ついて説明できる。 ⑤地域の振動問題(あるいは題材)とその解決方法(あるいは 振動工学的原因)について明確に説明できる。
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
1回 本科目のガイダンスとして講義の方針、振動工学の背 景、必要性を理解する。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 この科目が機械工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。 【1自由度系非減衰振動】 1自由度系非減衰振動の概略を学習する。 【ガイダンス】 科目内容と取得すべき能力の 理解 成績の評価方法の理解 【講義と質疑】 機械工学科の教育目標と本科目と の関連を理解する。 1自由度系非減衰振動の概略を学 習する。 100
2回 【1自由度系非減衰振動】 1自由度系非減衰振動(直線振動系)について、運動 方程式の作り方、固有振動数の求め方を学習する。 【講義と質疑】 1自由度系の振動モデル(直線振 動系)に対して、運動方程式の作 り方を理解する。 100
3回 【1自由度系非減衰振動】 1自由度系非減衰振動(直線振動系と回転振動系)に ついて、運動方程式の作り方、固有振動数の求め方を 学習する。 【講義と質疑】 1自由度系の振動モデル(直線振 動系と回転振動系)に対して運動 方程式の作り方を理解する。 100
4回 【1自由度系非減衰振動】 1自由度系非減衰振動(回転振動系)について、運動 方程式の作り方、固有振動数の求め方を学習する。 【講義と質疑】 1自由度系の振動モデル(回転振 動系)に対して運動方程式の作り 方を理解する。 100
5回 【クイズ・小テスト(1)】 第1〜4回の内容についてクイズ・小テストを実施し、 理解度を確認する。 なお、講義の進捗状況に合わせてクイズ・小テストの 実施週や出題範囲、さらには小テストの実施回数を変 更する場合もあるので、十分に注意すること。 【クイズ・小テストと自己点 検】 関数電卓を持参すること。 200
6回 【1自由度系非減衰振動の応用】 1自由度系非減衰振動の応用として、エネルギー法を 用いた解法を学習する。 【講義と質疑】 1自由度系非減衰振動の応用とし て、エネルギー法を用いた解法を 理解する。 100
7回 【1自由度系非減衰振動の応用】 1自由度系非減衰振動の応用として、エネルギー法を 用いた解法を学習する。 【1自由度減衰振動】 粘性減衰による1自由度系減衰振動の概略と、その運 動方程式の作り方を学習する。 【講義と質疑】 1自由度系非減衰振動の応用とし て、エネルギー法を用いた解法を 理解する。 粘性減衰による1自由度系減衰振 動の概略を理解し、運動方程式の 作り方を復習する。 100
8回 【1自由度減衰振動】 粘性減衰による1自由度系減衰振動の概略と、その運 動方程式の作り方と振動挙動を学習する。 【講義と質疑】 粘性減衰による1自由度系減衰振 動の概略を理解し、運動方程式の 作り方と振動挙動を復習する。 100
9回 【1自由度減衰振動】 クーロン減衰による1自由度系減衰振動の概略と、そ の運動方程式の作り方と振動挙動を学習する。 【講義と質疑】 クーロン減衰による1自由度系減 衰振動の概略を理解し、運動方程 式の作り方と振動挙動を復習する 。 100
10回 【クイズ・小テスト(2)】 第1〜9回の内容についてクイズ・小テストを実施し、 理解度を確認する。 なお、講義の進捗状況に合わせてクイズ・小テストの 実施週や出題範囲、さらには小テストの実施回数を変 更する場合もあるので、十分に注意すること。 【クイズ・小テストと自己点 検】 関数電卓を持参すること。 200
11回 【1自由度系非減衰強制振動】 1自由度系非減衰強制振動について、運動方程式の作 り方、固有振動数の求め方を学習する。 【講義と質疑】 1自由度系非減衰強制振動につい て、運動方程式の作り方、固有振 動数の求め方を理解する。 100
12回 【1自由度系非減衰強制振動】 1自由度系減衰強制振動について、運動方程式の作り 方、固有振動数の求め方を学習する。 【講義と質疑】 【1自由度系非減衰強制振動】 1自由度系減衰強制振動について 、運動方程式の作り方、固有振動 数の求め方を理解する。 100
13回 【1自由度系非減衰強制変位振動】 1自由度系減衰強制変位振動について、運動方程式の 作り方、固有振動数の求め方を学習する。 【講義と質疑】 【1自由度系非減衰強制振動】 1自由度系減衰強制変位振動につ いて、運動方程式の作り方、固有 振動数の求め方を理解する。 100
14回 【多自由度系への展開と振動問題への応用】 2自由度系を含む多自由度系における振動問題の取り 扱いや解析方法を学習する。動吸振器の原理と設計問 題についても学習するとともに、余裕があれば、危険 速度、振動測定、フーリエ解析の基礎を学習する。 【講義と質疑】 2自由度系を含む多自由度系にお ける振動問題の取り扱いや解析方 法とともに、動吸振器、危険速度 、振動測定、フーリエ解析の基礎 を理解する。 100
15回 【クイズ・小テスト(3)】 第1〜14回の内容についてクイズ・小テストを実施し 、理解度を確認する。 なお、講義の進捗状況に合わせてクイズ・小テストの 実施週や出題範囲、さらには小テストの実施回数を変 更する場合もあるので、十分に注意すること。 【自己点検】 クイズ・小テストの正答を提示し、自身の取得点数を 把握するとともに、理解度・達成度を確認する。授業 アンケートを実施する。 【クイズ・小テストと自己点 検】 関数電卓を持参すること。 行動目標について各自検討す る。 200