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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 ロボティクス学科
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
ロボット応用力学Ⅱ
Dynamics of Machine Systems II
2 E222-01 2023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.運動方程式とその解法 2.自由振動・強制振動 3.固有角振動数 4.減衰比,減衰固有角振動数 5.共振現象と位相 近年の機械は生産性を向上させるために高速化、高精度化が図られている。これによって各 種機械で発生する振動が問題化しており、機械系技術者は機械の振動問題に対する基礎的な 知識をもつ必要がある。そこで、本講義では機械に生じる振動問題の基礎を理解し、設計に 応用できるようにするために、それらの基本的現象をモデル化し、力学的に解析する方法を 習得する。
授業の概要および学習上の助言
 本講義では、いろいろな振動モデルの運動を表現するための運動方程式の導出法を理解するとともに,その解法を学ぶ必要 がある。そのため、講義中の理解を深めるのみならず演習やレポートに十分取り組み、解を求める力を身につけること。 1.機械振動の基礎   運動方程式(微分方程式)とその解法、単振動、調和振動、振動のベクトル表示・複素表示、振動の合成 2.減衰のない1自由度系の自由振動   直線運動の振動問題、回転運動の振動問題 3.減衰のある1自由度系の自由振動   粘性減衰のある振動問題、過減衰と不足減衰の理解 4.1自由度系の強制振動   力による強制振動、変位による強制振動、共振現象と位相の理解、振動の伝達率、振動の絶縁、振動計 5.2自由度系の振動の基礎   連成振動、モードの固有値と固有関数、動吸収器
教科書および参考書・リザーブドブック
教科書:基礎振動工学(第2版)[共立出版] 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
「ロボット基礎力学Ⅰ・Ⅱ」及び「ロボット応用力学Ⅰ」の学習内容を十分復習すること。特に力のつりあい、振動系の運動 方程式の導出法とその解法についての知識が必要となる。また、三角関数や微分方程式の解法についても復習しておくこと。
学生が達成すべき行動目標
No. 学科教育目標
(記号表記)
I,J 振動現象をモデル化し、運動方程式が導出できる。
I,J 運動方程式(微分方程式)の解を求めることができる。
I,J 減衰のない振動系と減衰のある振動系の自由振動について理解し、その特徴を説明することができる。
I,J 減衰のない振動系と減衰のある振動系の強制振動について理解し、その特徴を説明することができる。
I,J 2自由度系の問題に対して固有値解析を行い、振動現象を説明することができる。
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 50 10 0 0 0 0 100
指標と評価割合 総合評価割合 40 50 10 0 0 0 0 100
総合力指標 知識を取り込む力 30 25 5 0 0 0 0 60
思考・推論・創造する力 10 15 3 0 0 0 0 28
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 10 2 0 0 0 0 12
※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 全期間で学習した知識及びそれらを応用する力を「試験」として確認する。
クイズ
小テスト
中間期までに学習した知識及びそれらを応用する力を「テスト」として確認する。 ※クイズ(演習)を授業の進度にあわせて行うので、個々に理解度を測ること。
レポート 演習・レポートにより学習内容を確認し理解を深める。また、演習やレポートに対して取組む姿勢を評価 する。 演習課題は、授業の進度及び理解度に応じて授業毎に指定する。また、適宜任意課題も出題するので、積 極的に挑戦し力をつけること。
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、交通機械等の各種機械が発生している振動並びにそ れら機械が外部より受ける振動をモデル化でき、運動方程式の 導出及び求解ができ、動的な挙動の解析・評価ができる。 与えられた1自由度・2自由度振動系に対する運動方程式が導 出できその解が求められる。また動的挙動の解析・評価ができ 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回 ガイダンス 振動工学の基礎(振動の単位) 数学的準備(三角関数、指数関数、複素関数) 講義と演習 学習内容の復習と提出課題 次回の授業の予習 120
2回 運動方程式の導出 同次型の二階線形微分方程式 一般解と初期条件 自己点検 講義と演習 自己点検 学習内容の復習と提出課題 次回の授業の予習 120
3回 調和振動と振動の合成 うなりと振幅変調 位相とうなりの周期 自己点検 講義と演習 自己点検 学習内容の復習と提出課題 次回の授業の予習 120
4回 減衰のない場合の自由振動(非減衰自由振動) 減衰のない場合のバネ・質点系の挙動 固有角振動数・固有周期 自己点検 講義と演習 自己点検 学習内容の復習と提出課題 次回の授業の予習 120
5回 減衰のある場合の自由振動(減衰自由振動) 粘性減衰のある場合のバネ・質点系の挙動 特性方程式と減衰比 自己点検 講義と演習 自己点検 学習内容の復習と提出課題 次回の授業の予習 120
6回 減衰のある場合の自由振動(減衰自由振動) 過減衰、臨界減衰、不足減衰 減衰固有角振動数と対数減衰率 自己点検 講義と演習 自己点検 学習内容の復習と提出課題 次回の授業の予習 120
7回 減衰のない場合の強制振動(非減衰強制振動) 共振現象と共振振動数 非同次微分方程式の同次解と特解 自己点検 講義と演習 自己点検 学習内容の復習と提出課題 次回の授業の予習 120
8回 減衰のある場合の強制振動(減衰強制振動) 振幅倍率・位相遅れ角と減衰比の関係 自己点検 講義と演習 自己点検 学習内容の復習と提出課題 中間テストのための復習 180
9回 Q値と減衰比の関係 中間テスト 講義と演習 テスト 中間テストまでの学習事項を整理 してまとめる 120
10回 調和変位による強制振動 変位励振の運動方程式 変位伝達率・位相遅れ角と減衰比の関係 自己点検 講義と演習 自己点検 学習内容の復習と提出課題 次回の授業の予習 120
11回 サイズモ系と絶対固定面系の振動 振動計の原理 力の伝達率と振動絶縁 自己点検 講義と総合演習 自己点検 学習内容の復習と提出課題 次回の授業の予習 120
12回 2自由度系の振動 特性方程式と固有値 振動モードと位相の関係 自己点検 講義と演習 自己点検 学習内容の復習と提出課題 次回の授業の予習 120
13回 振動の伝達と絶縁 動吸収器 振動シュミュレーション 自己点検 講義と演習 自己点検 学習内容の復習と提出課題 達成度確認試験のための勉強 120
14回 総合学習 達成度確認試験 演習と質疑 試験 全学習事項を整理してまとめる 120
15回 自己点検授業 達成度確認試験の振り返り 講義と質疑応答 自己点検 授業アンケート 全学習事項を整理してまとめる 何が理解できていないかを明らか にすること 120