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科目名 交通システム実験2 
担当者氏名

伊藤 隆

菅野 望

鈴木 恵利

宮田 喜久子

全開講対象学科 理工学部交通機械工学科
年次 3年次 
クラス  
講義学期 後期 
単位数
必選区分  
学期・曜日・時限  
部門 専門教育部門-交通機械工学専門教育科目 
備考 本授業はCP2・3・4およびDP3に該当する 



準備学習・事後学習
準備学習:選択した各テーマに関する専門基礎科目、実験テキストを2時間程度予習すること。

事後学習:各回に行った実験理論、実験手順を2時間程度復習すること。

レポート課題:各実験テーマ毎に課せられたレポート課題に対し提出前の質問等に対応する。また提出時に内容確認を行い加筆修正が必要な箇所を説明するので提出前に対応すること。 
履修上の留意
興味あるテーマをより深く掘り下げてみよう。

交通システム実験Ⅰ、交通システム実習Ⅰ・Ⅱおよびハンドエンジニアリングを履修しておくことが望ましい。

メカトロニクス・制御シミュレーション実験では、制御工学Ⅰ・Ⅱを履修していることが望ましい。

水ロケットの推進実験および模型飛行機の滑空実験では、航空工学Ⅰ・Ⅱを履修していることが望ましい。

走査型電子顕微鏡実験では、材料科学Ⅰ・Ⅱを履修していることが望ましい。

CAEでは、材料力学Ⅰ・Ⅱ、材料力学演習を履修していることが望ましい。 
授業の概要と目的
5つのテーマに亘って実施する。1.メカトロニクス・制御シミュレーション実験として、モータ駆動のための増幅回路、DA変換回路、PWM制御など代表システムを組み立て、実験を行う。 2.水ロケットの推進実験および模型飛行機の滑空実験として、履修者はロケットの推進原理と航空機の飛行力学の基礎を学習する。 3.電子顕微鏡の原理を理解し、極微領域での分析手法を実感する。4.CAE(コンピュータ援用工学)として、設計ツールとして広く使われている汎用解析ソフトを用いて機械設計の利便性と効果を具体的な解析を通して体験する。

交通機械との関連:交通機械全般(科目ナンバリングコード:TT31128) 
サブタイトル
メカトロニクス、構造設計、創造教育、コンピュータ援用工学、船の製作、材料創成および制御シミュレーションなどの実験を通してものづくりの基盤技術を学ぶ。 
到達目標
1.エレクトロニクスの基礎回路が判り、組み立てられる。

2.制御手法の基礎を実験を通して学ぶ。 

3.ロケット推進原理と飛行機の安定性の理解を通し航空宇宙機に関するセンスを磨く。

4.電子顕微鏡での極微領域観察を通して、体験的充実プロセスを遂行する。

5.コンピュータ援用解析を通して、デザイン能力を高める。 
授業計画
【項目欄】 【内容欄】
1. 全体講義  受講者の確認、1テーマを選択し6週間様々な課題に取り組むことの説明、実験機器操作上の「安全教育」およびテキスト販売を実施する。○この実験の概要と「安全」のための留意事項を理解する。 
2. 実験内容の説明  実験テーマ別に内容をテキストに基づき概要を説明する。○この実験での各テーマ概要と各実験課題に必要な予習項目を理解する。 
3. 実験テーマの詳細説明  (1)メカトロニクス・制御シミュレーション実験  (2)航空実験1・2  (3)走査型電子顕微鏡実験  (4)コンピュータ援用工学(CAE)の5テーマに関して、選択したテーマに関する理論や実験方法の詳細を理解する。 
4. 実験の記録方法とレポートのまとめ方の説明  (1)メカトロニクス・制御シミュレーション実験  (2)航空実験1・2  (3)走査型電子顕微鏡実験  (4)コンピュータ援用工学(CAE)の5テーマに関して、実験内容に適した実験の記録方法とレポートのまとめ方を理解する。 
5. 実験テーマ1:メカトロニクス・制御シミュレーション実験(1/2)  (1) メカトロニクスの基礎講義

(2) 制御シミュレーションの基礎講義

(3) 半導体特性実験

(4) モータの駆動制御(リレー制御,速度制御) 
6. 実験テーマ1:メカトロニクス・制御シミュレーション実験(2/2)  (5) RC積分回路によるステップ応答実験

(6) RC積分回路による周波数応答実験

の6項目を実験する。

○上記の実験項目を通じて,メカトロニクス基礎(半導体原理,モータ駆動法)および制御基礎(回路同定法,伝達関数)を理解し応用することができる。 
7. 実験テーマ2A:水ロケットの推進実験(1/2)  ペットボトルに入れた水を空気の圧力で噴射して推進力が得られることを実験により調べ、ロケットの飛行性能の理解を深める。(1)ロケットの飛行原理の概要, (2)ペットボトルの諸元測定 
8. 実験テーマ2A:水ロケットの推進実験(1/2)  (3)推力測定のための計測機器の概要, (4)各センサーの出力電圧の計測方法の理解, (5)ペットボトルの水量および初期内圧を変化させながら推力を計測, (6)レポート作成 
9. 実験テーマ2B:模型飛行機の滑空実験(1/2)  ペーパークラフトプレーンの滑空実験を行い、飛行機の縦方向の運動について理解を深める。(1)飛行機の縦方向の運動の概要, (2)模型飛行機の諸元測定 
10. 実験テーマ2B:模型飛行機の滑空実験(2/2)  (3)重心の位置の変化と飛行状態の変化の整理, (4)滑空データに基づき揚力係数、抗力係数などを算出(5)極曲線、最大揚抗比などを求める(6)レポート作成 
11. 実験テーマ3:走査型電子顕微鏡実験(1/2)  (1)走査型電子顕微鏡の構成説明 (2)走査型電子顕微鏡の準備 (3)走査型電子顕微鏡の原理と分析手法 (4)試料の作成 (5)試料の分析 (6)極微領域の像観察 (7)定性・定量分析 (8)評価解析 (9)レポート集約 。 
12. 実験テーマ3:走査型電子顕微鏡実験(2/2)  上記の実験項目を通して、(1)走査型電子顕微鏡の原理と操作方法を理解する。○極微領域のモフォロジー観察とその分析・評価方法を習得し,応用することができる。 
13. 実験テーマ4:CAE(1/2)  CAEでは、有限要素法のソフトウェアを用いた構造解析を通して、近似解法の特性を理解し、より妥当な解析結果を得るための基礎知識を身に付ける。

(1)はりの曲げ問題における解析データの作成、解析実行と結果の表示法の解説と演習

(2)はりの曲げ問題についてはり要素と平面要素解の比較と解析精度の検討 
14. 実験テーマ4:CAE (2/2)  (3)引張荷重を受ける孔空き平板に生ずる応力集中

(4)非線型材料(塑性)の影響調査、もしくは振動解析ー固有振動数と振動モードー

(5)レポートの集約

(6)プレゼンテーション

○上記の実験項目を通して、コンピュータ援用による解析、それに基づく設計の実務を体感し、CAEソフトによる機械やその部品設計に対する利便性やその効果を体得し、デザイン能力を養う。 
15. 実験結果のまとめと考察  選択したテーマの実験を実施後、実験結果を分かりやすくまとめ、実施者相互および担当教員と得られた結果について議論し各実験テーマに関する理解を深める。 
テキスト
【書籍名】 【著者】 【出版社】
1. 交通システム実験Ⅱテキスト  交通システム実験Ⅱ担当者   
2. メカトロニクスのための基礎電子工学  西堀 賢二  コロナ社 
3. フィードバック制御入門  杉江 俊治  コロナ社 
参考文献
授業方法の形式
実験 
成績評価方法及び評価基準
各実験テーマにおけるレポート(100%)で評価する。 
受講生へのメッセージ
テーマ1: メカトロニクスの実力養成に,基礎回路を自分で組み立て,モータを実際に動かしてみる。制御工学への取組みで自信をつけよう。

テーマ2A・2B:航空工学Ⅰ・Ⅱで学んだロケット推進と航空機の力学について、模型実験を通して理解を深めよう。

テーマ3: 走査型電子顕微鏡で材料の各種材料の形態を観察し、極微領域の評価方法を体感しよう。

テーマ4: 有限要素解の信頼性について体感し、最新の設計実務の実際に触れよう。 
参考URL
画像
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更新日時 2020/02/26 11:05


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