シラバス参照

科目名 メカトロニクス実験1 
担当者氏名

市川 明彦

太田 利夫

佐藤 拓也

野々川 勝治

芦澤 怜史

全開講対象学科 理工学部メカトロニクス工学科
年次 2年次 
クラス  
講義学期 後期 
単位数
必選区分 必修科目 
学期・曜日・時限  
部門 専門教育部門-根幹科目 
備考 本授業では、100点満点中60点以上を合格とする。本授業の対応する学習・教育到達目標 (8) (10)

本授業はCP3・4およびDP3に該当する 



準備学習・事後学習
材料力学,流体力学,熱力学,制御工学の基礎を事前に復習しておくこと.



各実験後には実験を振り返りレポートとしてまとめる.このとき不明点は資料・文献を調査し整理すること.また,レポートの作成は10時間以上必要と思われるので計画的に実施すること.各実験のレポートは添削した後返却するので指示がある場合には再提出すること.

毎回、実験・実習の半分の自学自習が求められます。 
課題・定期試験に対するフィードバック
履修上の留意
本授業は,教科書に出てくる式を実験を通じて,体感的に理解することからはじめる.すなわち,実現象がどんな式で表すことができるか,言いかえれば,頭の中で現象を理解できる素養を養うことが重要である.実験を通じ,良く観て,それを正確に測定することとに注力する.あわせて,事象がどのように変わっていくかを見逃さないことに留意すること. 
授業の概要と目的
実験を通じて,機械系科目の理解度を深めることをめざす.メカトロニクスにおける機械工学の根幹は,機械に係わる現象(機能)をモデル化し,解析と適切な評価を可能とすることにある.教科書にある機械の機能要素を例題に,実験対象となる機器の測定,結果の適切な整理を行うことで,教科書にあるモデルの重要性を理解する.あわせて,機械機能と電気機能の共通性について体感的に学ぶ.(科目ナンバリングコード:TR31102) 
該当するCP(カリキュラム・ポリシー)およびDP(ディプロマ・ポリシー)
実務経験と授業内容の関係
科目ナンバリングコード
サブタイトル
機械機能のモデル化を知る:



キーワード:機械の力学,機械機素の機能とモデル化,電気・機械機能の等価性,データ整理 
到達目標
機械設計に必要な力学の基礎を体感的に理解し,その工学モデルが理解できる.



機械機能と電気機能の等価性を理解できる. 
授業計画
【項目欄】 【内容欄】
1. 授業ガイダンス  授業の目的と進め方について概説する. 
2. データ整理手法と計測機器の取り扱い  計測データの整理には,必ず,平均と標準偏差を用いることを理解する.また,ランダムにばらつくデータから,有意な傾向を見つけ出す方法として,最小2乗法について解説する



○実験,計測データのまとめ方が判る. 
3. 材料の変形とばね  両持ち梁に力を加え,変形量を測定する.荷重量を変え,変形との関係をグラフ化し,梁の変形式について理解する.



○材料は力によって,変形することを理解する. 
4. 応力測定  単純支持はり曲げモーメントを作用させはりに発生する曲げ応力について理解する.



○応力の概念を理解する. 
5. 流れと抵抗  流体による抵抗を測定する.また,流速を変え,抵抗の変化を測定する.そして,流速と抵抗の関係を模式化して関係を調べる.



○流体には抵抗があることを理解する. 
6. 流量測定  オリフィスを用いて,上下流の圧力を測定し,流量を測定する.



○流量計測の基本が理解できる. 
7. 動力の伝達  機械的な動力伝達装置について基本的な要素を理解する.

〇動力を伝達する機械要素について理解できる. 
8. 伝達機構と効率  動力伝達装置について理想的な状態と実験装置の違いを考察し伝達効率について理解できる.


○動力の伝達について損失を理解できる. 
9. 力と加速度  静止物体に力を加え,速度の変化を測定する.この速度と時間から,力と加速度の関係を理解する.



○力と加速度が等価であることを理解する. 
10. 力と粘性  ダンパーの接続された静止物体を運動させて,力と運動を測定し,ダンパーによって発生する抵抗と運動の関係を理解する.



○力と粘性抵抗の関係を理解する. 
11. 固有振動数・減衰  実験装置の運動を測定し,固有振動数を推定する.また,ダンパーを付加し,運動の変化を計測する.



○固有角振動数の意味が理解できる.振動を減衰させる原理が判る. 
12. 圧力と電圧  実験装置をステップ状に変化させたときの,質量・ダンパーの位置を測定する.また,電圧を変化させたときのコイル・抵抗回路の電圧を測定し,等価性について整理する.



○機械,電気特性の等価性を理解する.1次遅れの概念を理解する. 
13. 電気・機械等価性  実験装置をステップ状に変化させたときの,質量・バネ・ダンパー機構の位置を測定する.また,電圧をステップ状に変化させたときのコイル・抵抗・コンデンサー回路の電圧を測定し,等価性について整理する.



○機械,電気特性の等価性を理解する.2次遅れの概念を理解する. 
14. フィードバック制御  前週の機構を用いて,位置決めP制御を行う.また,バネ定数,粘性係数を変化させることで,どのように整定性が変わるかを計測する.



○フィードバック制御の概念と制御パラメータの意味を理解できる. 
15. 総合討論  実現象と教科書掲載のモデルに関する総合討論を行う.



○機械機能要素の重要性を理解できる. 
テキスト
【書籍名】 【著者】 【出版社】
1. メカトロニクス実験     
参考文献
授業方法の形式
実験 
成績評価方法
成績は,レポート100%で評価する.C(合格)となるためには、到達目標を最低限達成することが必要である。 
成績評価基準
受講生へのメッセージ
機械機能要素のモデル化は,メカトロニクス工学の基本である.ここで行う実験は,簡単な原理であるが,その現象をしっかりと観察し,教科書にあるモデル式と実現象が結び付くよう努力することが肝要である.



電気系現象についは,メカトロニクス実験Ⅱで学び,定型化された設計演習として,集中演習Ⅰ,Ⅱ,Ⅲが用意されている. 
参考URL
画像
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更新日時 2021/11/22 16:15


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