設計工学

設計工学

★ 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。

★ もの作りのための設計

★ 実際の現場で役立つ設計

目的 内容

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.

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3.

4.

(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.

(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

作りやすい形状と作りにくい形状

「作りやす

さ」 　形状の工夫，大きい許容公 差・・・

(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

下の図は，「製作のしやすさ」を重視して設計した模型と

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.

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2.

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3.

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。