設計工学
内容
★もの作りのための設計
★実際の現場で役立つ設計
目的
★機械設計や機械作りの楽しさを知る。
★工学的な理屈を考える。
★ 「機械」を作り上げる能力を身につける。
第1章 機械設計の概要
★機械工学における「設計」とは何か?
★機械設計における注意点とは?
機械を作り上げるためには「設計」が必要
1.1 機械設計とは
1.
2.
3.
4.
機械工学における機械設計の位置付け
設計と製図の相違
機械設計の手順
設計計算の必要性
(1) 機械工学における機械設計の位置付け
(2) 設計と製図の相違
(3) 機械設計の手順
(4) 設計計算の必要性
機械部品の寸法や形状を決める際には,明確な根拠(理由)
が必要であるので,設計計算が必要になることがある。
機械の最適化や高性能化を目指す場合,設計計算やコン
ピュータシミュレーションが必要になることが多い。
工学的な考え方が適切であることが重要
1.2 機械設計の要点
1.
2.
3.
4.
5.
設計コンセプトの明確化
機械加工の知識
規格部品の流用とカタログの活用
バランスのよい設計
他の設計者の考えを参考にすること
(1) 設計コンセプトの明確化
何を目的とした「機械」なのか?
(2) 機械加工の知識
「作りやすさ」
形状の工夫,大きい許容公差・・・
作りやすい形状と作りにくい形状
(3) 規格部品の流用とカタログの活用
ボルト・ナット
軸受
歯車
シール部品
カタログを読み取る技術が重要
日本工業規格(JIS)の標準化・規格化
(4) バランスのよい設計
製作コストが高いほど高性能な自動車になり,製作コス
トを低くすると高い性能は望めなくなる。
(4) バランスのよい設計
要求されている機能を把握することが重要
(5) 他の設計者の考えを参考にすること
下の図は,「製作のしやすさ」を重視して設計した模型スターリ
ングエンジンである。なぜ,このエンジンの左右のフライホイー
ルは異なる形状としたであろうか。
【回答】
小さいフライホイールは,
削る材料が少なく,製作し
やすいためである。
1.3 機械の設計例
模型スターリングエンジンボート
模型スターリングエンジンボートの設計例
【開発目的】
模型スターリングエンジンを搭載し,高速で進み,しかも安
定した模型ボートを開発する。
模型スターリングエンジンボートの設計例
【目的達成のための方法】
①浮力と重力のバランスを適切に見積もること,
②転ぷくしない安定した船型を採用すること,
③水の抵抗が小さい船型を採用すること,
④出力が大きいエンジンを搭載すること,
が重要である。
模型スターリングエンジンボートの設計例
①浮力と重力のバランス
を適切に見積もること
アルキメデスの定理(右図)
船体の容積計算
模型スターリングエンジンボートの設計例
②転ぷくしない安定
した船型を採用する
こと
船の安定性(右図)
船体形状の決定
模型スターリングエンジンボートの設計例
③水の抵抗が小さい船型を
採用すること
小さい浸水面積(右図)
小さい造波抵抗(下図)
模型スターリングエンジンボートの設計例
④出力が大きいエンジンを搭載すること
少ない死容積
小さい摩擦
軽量化
船体に適したエ
ンジン形状
模型スターリングエンジンボートの設計例
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本講義について
1. 教科書として,「兼田楨宏,山本雄二共
著,基礎機械設計工学,理工学社,2800
円+税」を準備すること。
2. 毎回,演習課題を行い,提出する(出席
点呼の代わり。成績評価に反映?)。
3. 期末テストを実施(内容は未定)。
本日の課題
①自転車はなぜ現在のような形になったのか。
機械設計の観点から考えなさい(下図参照)。
1817年
1870年
1879年
1928年
②本日の講義で印象に残ったこと,本講義で勉
強したいことを書きなさい。
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H14講義用スライド(MS-PowerPoint簡易版,823kB)