数値実験,シミュレーション法である有限要素法(FEM)汎用ソフトを用いて、実際の弾性平板に荷重を掛けた場合の変形・応力等を数値実験的に調べて考察する。
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すべての固体は、弾性と質量との性質を有しており、本質的に振動する特徴を有している。従って、ほとんどの機械・構造物は周期的な外力や突発的な外力によって振動する。その振動が有害な場合には、振動現象を理論的あるいは実験的に解析して、振動をおさえるようにあるいは振動が生じても破壊しないように設計する必要がある。
本実験では、基本的な振動現象を理解し、動歪計による測定法を修得するために片持梁の減衰運動を取り上げ、種々の動的な性質を調べる。
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2次元光弾性実験により、種々の応力を解析・観察する。これにより材料力学,弾性学,応力集中の概念を深める。
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破壊力学における最も重要な破壊力学パラメータの一つである応力拡大係数K(Stress Intensity Factor)を歪ゲージにより求める。そして、その意味や破壊力学の基本的内容を理解する。
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機械材料に要求されている特性は強度と靭性の向上である。しかし、多くの材料では強度と靭性は相反するものであり、強度が上昇すれば靭性は低下する。本実験では、機械材料として多く使われている炭素鋼の熱処理材のシャルピー衝撃試験を行って、強度と靭性の関係を理解することを目的とする。
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材料の組織を観察するために、金属顕微鏡あるいは電子顕微鏡が用いられている。特に、高倍率でミクロな組織を観察するためには、現在では電子顕微鏡が広く用いられている。本実験は、走査電子顕微鏡を使って材料表面を観察するための技術を習得し、さらに金属材料の破面を観察して破壊形態に関する知識を得ることを目的とする。
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機械部品の強化として最も多く用いられている方法は、焼き入れなどの熱処理による方法である。焼入れ材として使用される材料は炭素鋼,合金鋼など多くの種類がある。炭素鋼は安価で入手しやすいなどの利点があるが、炭素含有率が高くなると靭性などの点で問題がある。合金鋼にはいろいろな種類があり、用途に応じて選択すべきである。本実験ではS45Cの角形試験片を焼入れて、硬さを測定する。さらに焼戻しを行って靭性を高める。これらの熱処理過程を理解することを目的とする。
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電子回路を扱う上で重要なブラックボックス(暗箱)の概念に基づき、演算増幅器(OPアンプ)を用いた反転(逆相)増幅回路による信号の増幅を観察し、増幅回路の基本的性質を知ることを目的とする。
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S45C鋼の組織は、焼戻し温度により変化する。本実験では、S45C鋼組織と硬さに及ぼす焼戻し温度の影響を調べることを目的とする。すなわち、S45C鋼の(1)焼入れ−焼戻し組織と(2)焼戻し温度の違いによる機械的性質の変化について考察する。
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変速用Vプーリを遊星運動させることによって出力回転を0を中心に+−に変速可能にした変速機について、変速理論式・理論効率式の求め方を修得する。理論値と実験値をグラフにして比較考察する。ベルトに作用する遠心力やコリオリの力によるベルトのたわみ方をストロボで観察し、それを考察する。
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複雑な形状の機械加工部品や各種の形とその製品などは、従来の測定器(たとえば工具顕微鏡、万能投影機など)では測定が非常に困難、もしくは非能率的である。そこで最近では、3次元測定器とパーソナルコンピュータを用い、実際に形状、寸法などの測定を行いながら、その使用方法を習得し、3次元測定器の特徴を理解することを目的とする。
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JIS B 0621-1974 によれば、「真円度とは,円形部分の幾何学的円からの狂いの大きさをいい,円形部分を二つの同心の幾何学的円ではさんだとき,両円の間の領域が最小となる場合の半径の差で表す」と規定している。
本実験の目的は,これらの真円度の正しい意味とその重要性を理解し、最小領域の考え方と同じ最小自乗中心法による真円度の測定の原理及び実際的方法について学ぶ。
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ねじは機械的要素として極めて重要なものの一つである。中でもねじゲージ,工作機械や精密測定器に使われる測定ねじは,長さ,角度等の寸法決定を目的としているため,極めて高精度を要求される。
本実験においては、平行ねじゲージ(おねじ)について光学的方法と機械的方法により,その精度を測定し,ねじの測定方法と測定器の取扱い方を習得することを目的とする。
測定は JIS の平行ねじゲージの検査方法に従い,ピッチ,山の角は工具顕微鏡により光学的に,外径,谷径,有効径は測長器により機械的に測定を行なう。
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切削力の反力として切削工具に作用する力を切削抵抗といい、機械の剛性、材料の被削性、工具寿命、切削動力などの調査に必要である。本実験は切削抵抗の測定技術を習得し、被削材、工具刃先形状、切削条件などと切削抵抗の関係を理解することを目的とする。
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放電加工の原理機構や加工機の構成等について学習した後,CNC放電加工機を用いて実際作業を行い,加工速度や電極消耗比を求める。
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近年、工業分野において表面性状の重要性が高まっている。そこで表面性状の測定機として注目される走査型レーザ顕微鏡と触針式表面粗さ測定機の測定原理を理解するとともに”表面粗さ”について学ぶ。
また、正面フライス、エンドミル、研削、放電加工による加工表面を観察し加工による特性を加工表面より学ぶ。
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ハスバ歯車のホブ切りをおこない、ホブ盤の機構を調べる。
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ウォームギヤ減速機は、平歯車などによる減速機に比較して、小形で、大きな減速比が得られるので、速度を一挙に落としたい場合に用いられる。
本実験では、軸間距離100mm、軸角90o、減速比20.5(ウォーム条数2条、ホイール歯数41枚)のインボリュートウォームギヤを用い、効率を測定し、ウォームギヤの効率について理解することを目的とする。
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熱電対の基本原理と特性を学ぶとともに、それを実験によって確かめ、実際に使用する上での注意事項を調べる。
何種類かの熱電対の温度−起電力特性を実験によって調べるとともに、最小二乗法の使い方を具体的に学習し、温度と起電力の関係を表す近似式を作成する。
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熱量計による燃料の発熱量の測定原理を学ぶとともに、具体的に軽油を完全燃焼させたときの発熱量を調べる。
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熱移動の基本形態の1つである対流熱伝達を簡単な実験を通して現象的に把握し、その物理的意味を考察する。
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円管内に流体を流すと、流体の持つ粘性によって管の上流と下流に圧力損失が生ずる。この圧力損失を計測することにより、機械工学で通常用いている圧力水頭(ヘッド)の定義を理解し、管摩擦係数がレーノルズ数と相対粗度の関数として求まることを理解する。
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