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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(〜2024年度入学)
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 2025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、データサイエンス 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は大きな問題となっている。したがって、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必要な能力となっている。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、その現象を力学的に考察,検証する方法を修得す 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について理解し、その解法を学ぶことを通して機械 振動の基礎を学ぶ。そのために、講義中の理解と演習による知識の定着に努め,振動現象を理解して機械の設計に応用できる 能力を身につけることが重要と言える。さらに、振動のモデルベース開発の基礎を学び,応用する力を身につける。  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 -----  特に,講義の進行によってはクイズ・小テストの実施週を変更する場合もある. 演習はレポートとして採点します.基本的に各学習項目ごとに授業中に提出する.場合によってはレポートとして後日提出と する.また,小テストは演習問題と同様の内容で行う.したがって「導出過程」を丁寧かつ明瞭に記述して理解に努めること が重要となる.
教科書および参考書・リザーブドブック
教科書:はじめての振動工学[東京電機大学出版局] 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、同学期に開講される「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 40 50 0 0 0 10 100
指標と評価割合 総合評価割合 0 40 50 0 0 0 10 100
総合力指標 知識を取り込む力 0 20 20 0 0 0 0 40
思考・推論・創造する力 0 20 20 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 0 0 0 0 5 5
学習に取組む姿勢・意欲 0 0 10 0 0 0 5 15
※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(演習問題)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(演習問題)は、配布する用紙にクラス・番号・氏名を記入し、自己学習した内容を第三者 が理解できるように記述する。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、基本的に授業時間内の提出である.したがって特に指定した日時以外でのレポートの受け取りは行 わない.常に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 講義・演習での取り組み状況、並びにレポートの提出状況によって評価する。詳細は講義において伝達す 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
生産機械、交通機械等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について、以下の内容 に関する能力を身につける。 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地域で振動が問題となっていることに対して,共同で解決方 法について取り組む,支援することを意識して学習できる。 生産機械、交通機械等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。 ⑤⑤地域で振動が問題となっていることに対して,共同で解決 方法について協力,支援することを意識して学習できる。
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 単位系の確認テスト 【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】  演習問題 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自由度系非減衰強制振動】 1自由度系非減衰強制振動(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】  演習問題 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
4回 【1自由度系減衰振動】 1自由度系減衰振動について、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】  演習問題 1自由度系の振動モデルに対して 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。 【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自由度系減衰自由振動の応用】 1自由度系減衰自由振動について,各種(例えばエネ ルギー法,ラプラス変換)の解法を学習する。 【講義と質疑】  演習問題 1自由度系減衰自由振動の解法を 理解する。 100
7回 【1自由度振り子自由振動】 1自由度振り子自由振動について学習する。 直線振動系との比較、運動方程式の作り方を学習する 。 【講義と質疑】  演習問題 1自由度振り子自由振動について 、直線振動系との比較、運動方程 式の作り方を学習し、概略を理解 し、運動方程式の作り方を復習す る。 100
8回 【1自由度減衰強制振動(力による強制振動)】 粘性減衰のある1自由度系減衰振動系に強制外力が作 用した場合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】  演習問題 1自由度系減衰強制振動の概略を 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 【クイズ・小テスト②】 第5〜8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。 【1自由度減衰強制振動(力による強制振動)】 粘性減衰のある1自由度系減衰振動系に周期的外力が 作用する振動系について学習する。 【クイズ・小テストと自己点 検】 関数電卓を持参すること。 100
10回 【1自由度減衰強制振動(力による強制振動】 粘性減衰のある1自由度系減衰振動系に強制外力が作 用した場合の運動方程式の作り方と強制振動振幅と角 振動数との関係を学習する。 【講義と質疑】  演習問題 1自由度系減衰強制振動の運動方 程式を解き、強制振動振幅と角振 動数との関係を復習する。 200
11回 【1自由度減衰強制変位振動(変位による強制振動) 】 1自由度系減衰強制振動について、周期的な変位強制 が作用する場合の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】  演習問題 1自由度系減衰強制振動について 、周期的な変位強制が作用する場 合の運動方程式の開放と固有振動 数の求め方を理解する。 100
12回 【1自由度非減衰振動の応用 (ばね質量&レバー質量の考慮方法)】 1自由度非減衰振動の応用として、ばね質量&レバー質 量が作用した場合の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】  演習問題 1自由度非減衰振動の応用として 、ばね質量&レバー質量が作用し た場合の固有振動数の求め方を理 解する。 100
13回 【クイズ・小テスト③】 第9〜12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。 【クイズ・小テストと自己点 検】 関数電卓を持参すること。 100
14回 【摩擦による減衰がある自由振動、多自由度系への展 開と振動問題への応用】 摩擦力が作用する系の自由振動、 【講義と質疑】 演習問題 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 【振動工学の現状】 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、動吸振器、振動制御の現状等を調査 ・学習する。 【自己点検】 授業アンケートを実施する。 【講義と質疑】 行動目標について各自検討す る。 100