○機械工学設計総合演習（Comprehensive Design Exercises of Mechanical Engineering）[1165]

＜授業のねらい及び具体的な達成目標＞

２年次までに学んだ機械工学の基礎的な学問を応用して実際の機械を設計してみる．実際には４つのテーマを各３回でまとめレポートを作成する．テーマはこれまでの各科目ごとの講義とは異なり，総合的な問題が多く，義足の機構設計，天井クレーンの設計，歯車ポンプの設計，機械部品のボルト・ナットの締結法などを考え，これらの基本的な設計方法を修得する。．

［機械工学エネルギー・デザインプログラム］教育目標：(C)○　(D)○　(E)○　(F)◎

JABEE機械関連分野キーワード：トライボロジー，機構の力学，生体計測，材料の強度と許容応力，材料の構造と組織，曲げ，応力集中，応力解析，塑性構成式，トラス・ラーメン，破壊力学

＜授業計画＞

(1)〜(3)生物の移動機構，２軸リンク機構の力学とその応用，および義足の機構設計について学習する．
　生物の移動方法である，ヘビやミミズなどの摩擦を利用した移動方法と，高等生物に見られる歩行について調べ，それらの運動効率等について解析する．ついで，ヒトの２速歩行を取り上げ，関節モーメントや筋力の解析方法について説明する．これらの結果を元に，義足の機構設計を試みる．
(4)〜(6)天井クレーンを例に軽量構造物を設計する方法，トラス方式やボックスガーダを用いる場合の強度設計
についても考える．
　天井クレーンのような大型の構造物ではコスト，組み立て工程，維持費などの面で軽量構造設計をすることが重要である．同時に大型構造では強度設計についても考慮しなければならない．天井クレーンを例に軽量構造物を設計するためトラス方式や薄板ボックスガーダ方式などを製造工程も考えながら強度設計，とくに溶接部の疲労強度も考えてゆく．
(7）〜(9)歯車の種類と基礎，歯車ポンプのしくみと構造，歯車ポンプの実際への適用について学習する．
　歯車には歯形の形状，運動の伝達などの目的により種々のものがあり，まず最初これらを学習する．つぎに歯車ポンプの原理と構造を学ぶ．つぎに歯車ポンプを実際の目的と仕様の決定，設計上の注意を考慮して実際の設計方法を考える．
(10)〜(13)ボルトとナットによる締結の特徴，ボルトの塑性域締結，軸力管理の方法，ボルトとナットによる締結体の強度設計法を学習する．
　ボルトとナットの形状，種類および締結のしくみと力学を学ぶ．つぎに締結体の負荷を受けるときの力学，ボルトの塑性域締結，軸力管理の方法について学ぶ．最後にボルトとナットによる締結体の強度設計法を学習する．

＜成績評価方法及び水準＞

　毎回講義と演習を行う．３回で１テーマを学習し，各テーマごとにレポートを作成する．成績はこのレポートの採点を基に評価する．

＜教科書＞

プリントを配布

＜オフィスアワー＞

随時各テーマの教員を訪問してもよい．またはメールを利用してもよい．

＜学生へのメッセージ＞

これまでに学んだ機械工学の基礎的な科目を応用して実際の機械を設計してみる．設計は総合力であり，これまでの分析的な思考ではなく，全体を組み立てる訓練であり，これまでの科目をよく理解し，実際に応用できるかが問われる．これまでの科目を良く復習しておくことが重要である．

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