第 9 章　機械設計の高度化

第 9 章　機械設計の高度化

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9.1 　機械の高性能化

★ 機械の性能とは，機械の種類や用途によって様々！

(1) 性能評価

高性能化 性能評価

スターリングエンジンの性能評価

(2) 情報伝達

★1 つの機械を一人だけで設計することはほとんどない！

★ 設計者同士の情報伝達が重要！

CAD の利用

プレゼンテーショ

(3) 設計の最適化

★ 定量的で精度の高い解析が必要不可欠！

コンピュータを利用した高度な解析

流体解析（ CFD ） 構造解析（ FEM ）

どこまで最適化ができるの

か？ 設計者の判断が重要？

(4) 信頼性の高い設計

★ 故障しにくい製品であること。

★ もし故障してもすぐに修理できる製品であること

。

FMEA 手法（ Failure Mode and Effects Anal ysis)

機械製品を開発する場合

，

機械システムを構成する部品（または機器）に故障が発生 信頼性評価

大型舶用スターリングエンジンのイメージ

簡単な FMEA 解析シートを作成してみる。

大型舶用スターリングエンジンの FMEA 解析シート

FMEA 解析の影響度と発生頻度

影響度の点数 発生頻度の点数

故障等級＝影響度 × 発生頻度 故障等級が高いほど，要注意！

例えば， 30 以上は設計見直し！

課題①

　機械設計・開発において，機械の信頼性を考え ることは極めて重要である。身近な機械を例にと り，機械の信頼性について論じなさい。

9.2 　「やさしさ」のある機 械設計

やさしさ やさしさ

やさしさ やさしさ

(1) 使用者にやさしい機械の設計 (a) 機械の操作性

★ 使用者（消費者）の扱いやすさ！

★ 使用者が機械製品を間違いなく使用する！

操作のわかりやす 操作のしやすさ！さ！

(b) バリアフリー

バリアフリー船のイメージ

★ 高齢者や障害者が機械を使う場合，邪魔になる様々な バリア（障壁）を取り除く！

(c) ユニバーサルデザイン

高齢者や障害者のバリア（障壁）を取り除 く！

バリアフリー

ユニバーサルデザイン

全ての人（健常者を含む）が使いやすい機 械！

★ 機械設計にユニバーサルデザインの考え方を取り入れて

(2) 加工者にやさしい機械設計 (a) 加工しやすい寸法線

★ 本来，

（　）内の寸 法は不要であ るが，これら の寸法が記述 してあると，

フライス盤の 座標を設定す る際，便利で ある。

(b) 作りやすさを考えた設計

例： R 面取りは， C 面取りよりも厄介な加工 である。

加工方法を把握して，図面を描く！

(c) 思いやりのある図面

CAD を使うと誰もが 上手な図面を描ける ようになる？

「わかりやすい図 面」を自動的には作 図してくれない！

(3) 環境にやさしい機械の設計 (a) 機械と環境

★ 機械は地球環境を悪化させる？

★ このような問題を解決するためにどのような方法があるの か？

(b) リサイクル設計

不要になった製品を新たに製作する製品の原 料または部品として再利用する！

リサイクル

★ リサイクル設計の要点

① 樹脂部品の樹脂選択：一般に，樹脂材料は金属材料 と比べて再利用が難しい。再利用が容易な樹脂材料 を選択する。

② 分解性，取り外し性：製品の分解が容易な構造とす る。

③ リサイクルのためのコスト・時間の低減：リサイク ルのために多大なコストが必要であると，産業・事 業として成り立たない。

④ 資源消費量の削減：製品を完成させるまでに必要な 資源消費量をできる限り少なくする。

⑤ 廃棄物の削減：使用済みの製品から発生する廃棄物 をできる限り少なくする機械設計が必要である。

(c) ライフサイクルアセスメント

（ LCA ）

課題②

　これからの時代は，地球環境保全とエネルギー の有効利用が重要となる。そのような観点から，

新しい機械システムを考え，その具体的な構造を 図面に表しなさい。また，使用方法並びに効果に ついて，文章で説明しなさい。

9.3 　もの作りのための機械設計

を目指して

(1) 考える機械設計

① 考えられるあらゆる方法（構造）を考える。

② 最初に思いついた方法がベストな方法とは限らない

。

③ ある程度の時間をかけて，しっかりと考える。

④ 幅広い知識と興味を持つ。

(2) 迅速な設計

① 機械設計や機械製図はできる限り短時間で終了させ る。

② JIS などの規格部品を積極的に利用する。

③ CAD をうまく利用する。

④ 多くの知識と工学的な「勘」を養う。

(3) 情報収集

設計者・技術者は，最新情報の収集に努力するこ と

機械技術の進化

★ インターネットの活用

★ 技術ニュース，書籍，論文・・・

(4) 手作り機械の勧め

設計→加工→実験・評価・・・の分業 実際の現場

手作り機械

設計からもの作りまで・・・

★ 自らが考えた発想を「手作り」で製作することは，新た

期末テストについて（平成 18 年度後 期）

日時：平成 19 年 1 月 15 日　 16:10 ～ 17:40 持込許可：教科書，手書きのノート

持ち込みが望ましいもの：定規，コンパス

使用が認められないもの：携帯電話，パソコン，

外部との連絡が可能なもの

相談不可，私語不可，教科書等の貸し借り不可

試験内容（仮）

問１　機械設計一般（ 20 点）

　機械設計や機械要素に関する用語の説明 問２　強度設計（ 20 点）

　許容応力や安全率に関する計算問題 問３　設計演習（ 30 点）

　自らで形状を考えて，機械図面を作図する。

【問４「想像設計」の採点基準】

・工学的な考え方が正しいか？

・発想・独創性（アイデア）があるか？

　（おもしろさだけではダメ。）

・課題をしっかりと考えているか？

・説明がされているか？

　（必要性，構造，特徴，効果）

【その他の採点基準】

・文字の見やすさ（濃く，丁寧に）

・適切な文字数

・今までの課題提出

本日の課題（アンケート）

今から配布するアンケートにお答えください。