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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
3Dモデリング
Computer Aided Design and Modeling
2 E040-01 2022年度
5期(前学期)
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
1.3D-CAD 2.強度・信頼性設計 3.製造方法と精度 4.3軸2段ヘリカル歯車減速機 5.地域連携 機械の設計・製造では,要求仕様に沿った設計計画やイメージを作るとともに,イメージを 具現化する機能・性能設計や強度・信頼性設計,製造法やコストを考慮した製造設計,機械 機構・全体像を表す製図を必要とする.併せて設計の評価のための設計計算書の作成を必要 とする.本講義では3D-CADを積極的に利用し,機械を構成する部品モデルの作成をおこなう ことで,コンピュータを使った設計基礎能力を習得する.また,地域の企業技術者からの設 計製図に関する最新技術や課題等を聴講し問題解決の理解を深める.
授業の概要および学習上の助言
本講義では,「3軸2段ヘリカル歯車減速機」を主要題材とし,機械ユニットを構成する機械要素部品の機能・性能・精度設計 及び強度・信頼性設計ならびに3D-CADによる機械要素の図面化を通じて,機械をシステム的に設計する能力を修得する.基本 的には各週で講義・演習を取り入れた授業を展開するが,与えられる課題の設計・製図は講義中の演習時間のみでは終了しな いため,予習・復習を十分に行う必要がある.また,本講義の前に受講している「機械要素設計」の設計計算法や「機械系製 図Ⅰ」および「機械系製図Ⅱ」で講義されているSolid Edgeの基本的な操作方法や「JIS機械製図」の参照方法については修 得しているものと見なすので,本講義の受講前にこれまでの復習を十分行っておく必要がある.  本講義で取り扱う内容は以下の通りである.   ①機械設計・改良設計のプロセス,②設計課題の設計構想と基本設計,③設計課題の強度・信頼性設計及び詳細設計,④ 3D-CADを用いた機械設計課題の図面化,⑤機械設計課題の自己点検と第三者評価   <総合注意事項として,作品(最終設計解)におけるコピー行為は技術者倫理に反する行為であり,それが見つかった時点で 本科目の単位認定は行わないので,本件を十分に理解・認識し,受講すること.>
教科書および参考書・リザーブドブック
教科書:新編JIS機械製図(第5版)[森北出版]、ヘリカル減速機の設計(実践編)[金沢工業大学]、機械系製図 Solid Edge     の操作概要説明[金沢工業大学]、ヘリカル減速機の設計-設計シリーズ⑧-(第2版)[パワー社] 参考書:機械設計法 第3版[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
本科目は機械工学科における設計・製図コースとしての,機械の原理・演習,機械系製図Ⅰ,機械系製図Ⅱ,機械要素設計に 続く応用科目である.したがって,本科目受講に際しては,これまでに修得した設計能力やCADによる製図能力が求められ, 本科目受講前には十分に前科目で修得した内容を復習・確認しておくことが望ましい.また,最後までリタイヤすることなく 継続努力する姿勢が必要である.
学生が達成すべき行動目標
No. 学科教育目標
(記号表記)
D-H,J-P 機械設計の実施項目を理解し,設計解となる設計計算書および主要部品の3D-CADモデルを第三者に図面・口頭で説明できる.
D-H,J-P 機械を構成する機械要素部品の基本設計及び詳細設計等の設計計算をシステム的に実施することができる.
D-H,J-P 設計機構のモデル化を行うことができるとともに,それに基づいた強度計算をコンピュータによって行うことができる.
D-H,J-P 製造方法を考慮した機械設計計算や,それに基づく機械の3D-CADモデルを機械製図規則に則って描くことができる.
D-H,J-P 機械工学の各専門領域をベースに,専門領域の複合あるいは統合化による新しい設計解を考えることができる.
H 地域の技術者から最新技術を習得し、与えられた課題をまとめ、討議できる。
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 30 0 0 0 70 0 0 100
指標と評価割合 総合評価割合 30 0 0 0 70 0 0 100
総合力指標 知識を取り込む力 10 0 0 0 20 0 0 30
思考・推論・創造する力 10 0 0 0 20 0 0 30
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 5 0 0 0 25 0 0 30
学習に取組む姿勢・意欲 5 0 0 0 5 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 試験は第14週において作図を含む筆記形式で実施する.主に機械の設計・製図に関して総合的に問う.持 ち込み可のものとしては,ヘリカル減速機の設計(パワー社),JIS機械製図(森北出版),ヘリカル減 速機の設計(実践編)(金沢工業大学),電卓,直線定規とする.採点に当たっては,中間点は付けない ので注意すること.また,手書きによる作図問題がある場合には綺麗に作図することが求められる.(判 別できない図面は採点対象とはしないので注意する必要がある.)
クイズ
小テスト
レポート
成果発表
(口頭・実技)
作品 各自に設計仕様を与えて3軸2段ヘリカル歯車減速機の設計計算をおこなう.最終設計解として,①設計計 算書(主要寸法一覧表を含む)および②軸・歯車・軸受・カラーで構成される3軸2段ヘリカル歯車減速機 の主要部品の3D-CADモデルの提出を求める.ただし,期限内に提出されないものは一切受け取らず,また ,提出物が1種類でも不足する場合には評価対象とはしないので,十分注意が必要である.
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テキストに従った設計,形状の内容を理解し,自身の設計条 件にそれを当てはめ,設計解を期限内に提出し内容を第三者に 十分に説明できる.②コンピュータ(EXCEL等)を用いて課題 に沿った設計計算を計画的に実施できる.③テキストに従った 設計のモデル化と強度計算を理解し,自身の設計条件にそれを 当てはめて実施することが出来る.④軸・歯車・軸受・カラー で構成される3軸2段ヘリカル歯車減速機の主要部品の3D-CADモ デルに加え,これらを収める下部ケーシングの3D-CADモデルを 作成できる.⑤テキストに従った設計において,多くのオリジ ナル・工夫点を加味した設計解を導くことができる.⑥地域の 技術者から得られた技術や問題解決手法を理解し設計解に反映 できる. ①テキストに従った設計,形状の内容を理解し,自身の設計条 件にそれを当てはめて設計解を提出し,自身の設計内容を第三 者に説明できる.②コンピュータを用いて課題に沿った設計計 算を実施できる.③テキストに従った設計のモデル化と強度計 算を理解し,自身の設計条件にそれを当てはめて実施すること が出来る.④軸・歯車・軸受・カラーで構成される3軸2段ヘリ カル歯車減速機の主要部品の3D-CADモデルを作成できる.⑤テ キストに従った設計において,オリジナル・工夫点を加味した 設計解を導くことができる.⑥地域の技術者からの得られた技 術や問題解決法を理解できる.
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 ガイダンス 3段2軸ヘリカル歯車減速機の説明 3段2軸減速機の機構の確認 設計仕様の説明 設計計算の流れの説明と設計計算の開始 講義,質疑,演習 3段2軸ヘリカル歯車減速機の 機構を理解し,設計計算を開 始する. 予習 ・Solid Edgeを使用可能な状態に しておく. ・学科の教育目標と本科目との関 連を理解する.   復習 ・本講義の内容,目標,各自の設 計仕様を確認し,設計計算を開始 する. 60         60
2 設計計算書の作成 演習,質疑 3段2軸ヘリカル歯車減速機の 設計計算を進める. 予習 ・テキストの設計解(解答例)が 導出できる計算表を作成する. 復習 ・各自が作成した計算表を基に設 計計算をおこなう. 60       60
3 設計計算書の作成 演習,質疑 3段2軸ヘリカル歯車減速機の 設計計算を進める. 予習 ・計算表の見直しを随時おこない ,テキストの設計解(解答例)が 導出できることを確認する. 復習 ・計算表に基づき設計計算をおこ なう. 60         60
4 設計計算書の作成 演習,質疑 3段2軸ヘリカル歯車減速機の 設計計算を進める. 予習・復習 ・各自の設計仕様を計算表に適用 し,設計計算をおこなう. 60    60
5 設計計算書の完成,提出 演習,質疑 3段2軸ヘリカル歯車減速機の 設計計算を完成し,設計解を 提出する. 予習・復習 ・各自の設計仕様を計算表に適用 し,設計計算をおこなう. 60    60
6 設計計算書の見直し 軸および歯車の3D-CADモデル作成に関する説明 講義,質疑,演習 各自の設計計算書を見直し, 必要に応じて修正する. 軸および歯車の3D-CADモデル 作成を開始する. 予習 ・作成した設計計算書の見直しを おこなう. 復習 ・3D-CADによる軸および歯車のモ デル作成をおこなう. 60       60
7 軸および歯車の3D-CADモデル作成,設計計算書の見直 し 演習,質疑 必要に応じて設計計算書の見 直しをおこないながら,軸お よび歯車の3D-CADモデル作成 を進める. 予習・復習 ・軸および歯車の3D-CADモデルを 作成する. 60 60
8 軸および歯車の3D-CADモデル作成,設計計算書の見直 し 演習,質疑 必要に応じて設計計算書の見 直しをおこないながら,軸お よび歯車の3D-CADモデル作成 を進める. 予習・復習 ・軸および歯車の3D-CADモデルを 作成する. 60 60
9 3D-CADモデルのアセンブリ演習 軸および歯車のアセンブリ 演習,質疑 3D-CADモデルのアセンブリ機 能について演習をおこなう. 軸および歯車の3D-CADモデル を組み付ける. 必要に応じて設計計算書の見 直しをおこなう. 予習 ・3D-CADモデルのアセンブリにつ いて機械系製図テキストを確認し ておく. 復習 ・軸および歯車の3D-CADモデルの アセンブリをおこなう. 60         60
10 寸法および干渉の調整,設計計算書の修正 演習,質疑 軸および歯車のアセンブリに おける寸法修正および干渉の 有無を確認し,必要に応じて 設計計算書の見直しをおこな う. 予習・復習 ・これまでに作成した3D-CADモデ ルの寸法と設計計算の結果を比較 し,相違がないか確認する. 60 60
11 軸受およびカラーの3D-CADモデル作成 演習,質疑 軸および歯車と組み付けるた めの軸受およびカラーの3D-C ADモデルを作成する. 予習 ・これまでに作成した3D-CADモデ ルの寸法と設計計算の結果を比較 し,相違がないか確認する. 復習 ・新たに作成した軸受およびカラ ーの寸法について,設計計算の結 果と比較し,確認する. 60         60
12 軸,歯車,軸受およびカラーのアセンブリ 演習,質疑 これまでに作成した,軸,歯 車,軸受,カラーを組み付け ,寸法および干渉の有無を確 認する. 必要に応じて設計計算書の見 直しをおこなう. 予習 ・これまでに作成した3D-CADモデ ルの寸法と設計計算の結果を比較 し,相違がないか確認する. 復習 ・これまでに作成した3D-CADモデ ルのアセンブリをおこなう. 60         60
13 軸,歯車,軸受およびカラーのアセンブリ提出 下部ケーシング作成の説明 講義,演習,質疑 軸,歯車,軸受,カラーのア センブリモデルを提出する. 作成したアセンブリモデルを 収める下部ケーシングの構造 およびアセンブリモデルとの 位置関係について理解する. 予習 ・アセンブリモデルを準備する. ・達成度確認試験に向けた 準備をおこなう. (敢えて学習時間を表記しない)
14 達成度確認試験と解説 試験 試験により,これまでの学習 内容,演習内容に関する理解 度を確認する. 予習 ・達成度確認試験に向けて準備を おこなう. (敢えて学習時間を表記しない)
15 自己点検授業 全体解説と評価 復習 ・達成度確認試験の内容を理解し 、本科目の達成目標を確認する. ・自分の獲得した知識・実力,並 びに不足している事柄を認識し, 必要に応じてそれを補う.