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授業の目標
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現代の高度に専門化されたものづくりでは、設計はもちろんの事、検証のための解析、機械加工のNCデータ作成など多岐にわって3次元モデルが使用される。また、多くの企業では、機械設計の知識をベースに３次元CADをツールとして、設計仕様を基にアイデアを具体的な構造にする機械設計が、複数の設計者の連携に下に行われている。本授業では、動力伝達系である歯車伝動、ベルト伝動、チェーン伝動などの仕組みと要素の理解、および歯車を用いた動力伝達系の装置設計を学ぶとともに、３次元CADモデリングの習得、チーム設計における協調作業、コミュニュケーションによる情報伝達ができるようになることを目標とする。加えて、設計情報のデジタル化による新しい図面の形である3D図面（製造情報を3次元モデルに3次元注記として持たせる手法）の習得も目標とする。
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到達目標
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・３次元CADを用いて機械要素のモデリングができる。
・モデリングした機械要素を3D図面化（MBD付加）できる。
・歯車を用いた動力伝達系が設計できる。
・アイデアを具体的な機械構造として設計できる。
・チーム設計での協調作業，コミュニケーションによる情報伝達ができる。
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身につく能力
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＜全学ディプロマ・ポリシー＞
○【知識・理解・技術】
１．各専門分野の知識・技術を習得し、活用する力を身につけている
【教養・基礎的能力】
２．幅広い教養と、外国語能力、情報活用能力、コミュニケーション能力などの基礎的能力を身につけている
【態度・志向性】
３．多様な価値観を有する人々と倫理観・責任感をもって協働することができる
【態度・志向性】
４．時代の変化に主体的に対応するため継続的に学び、自律的に行動することができる
○【問題発見・解決能力】
５．専門の知識・技術及び基礎的能力を統合し活用して、問題を発見し解決する能力を身につけている
【ｸﾞﾛｰｶﾙ・創造的思考力】
６．地域的・国際的視点をあわせもち、また、新たな価値を想像する力を身につけている
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授業の概要
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本授業では、（１）3次元CADによるモデリングの基礎の習得、（２）モデリングした機械要素の3D図面化、（３）動力伝達要素の理解、（４）動力伝達系の装置設計、および（５）チーム設計を対象としている。チーム設計では、3名～4名で1チームとなって機構シミュレーションを利用した創造設計に取り組む課題を行い、設計結果を3Dプリンタで形にして性能評価までを実施する。本授業で扱う動力伝達要素は、歯車伝動、ベルト伝動、チェーン伝動、等である。
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授業の計画
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はじめに課題内容となる機械要素や仕組みについて説明し、その後各自もしくはチームで課題に取り組む。
第１回：３次元CADの基本（部品、アセンブリ、フィレット）
第２回：３次元CADの基本（パターン、ロフト、回転とスイープ）
第３回：３次元CADの基本（デザインの応用、DimXpert Tutorials、DimXpertの応用）
第４回：歯車の基礎、歯形の基礎、および平歯車のモデリングと3D図面化
第５回：各種歯車、およびコマ型自在軸継手のモデリングと3D図面化
第６回：ベルト伝動の基礎、およびVプーリのモデリングと3D図面化
第７回：チェーン伝動の基礎、およびスプロケットのモデリングと3D図面化
第８回：平歯車減速装置の設計
第９回：平歯車減速装置の歯車、軸の部品モデルの作成
第１０回：平歯車減速装置のその他の部品モデルの作成
第１１回：平歯車減速装置のアセンブリモデルの作成
第１２回：３次元CADによる機構解析の基礎、チーム設計課題の実施
第１３回：チーム設計課題の実施
第１４回：チーム設計課題結果のプレゼンテーション
第１５回：モデリング試験（CSWA：Certified SOLIDWORKS Associate）
この授業では、他の受講生やTA、先輩などと授業の内容や課題についてコミュニケーションを取ることが理解を深めることにつながると考える。しかし、助けを借りることは認められるが、丸写しやコピーの流用を行うことは不正行為である。したがって、提出する3Dモデルと図面は自分自身で作成したもの、設計書は自分自身で作成したものでなければならない。
以下では、本授業で認めらる行為、不正となる行為の事例を示す。
【本授業で認めらる行為】
・課題ついて、他の受講生や先輩とコミュニケーションをとる
・授業内容ついて、他の受講生や先輩と議論を深める
・他の人のモデリング課題のミスを指摘する
・授業で説明された内容以外のオンラインや書籍などの考え方を取り入れる
・自分のミスは他の人も間違いやすい箇所ともなりえるので，その情報を共有する
・ホワイトボードや紙で、図や数式を使って課題の解決策を検討する
・自分が作成した過去のデータを流用する。
など
【不正となる行為】
・他の人のモデリング課題のコピーを手直しして提出する
・モデリング課題、設計書作成を代行する、もしくは代行してもらう
など
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授業時間外学修の指示
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授業で扱う内容のモデリング課題、設計課題を課す。課題の実施にあたっては、説明内容、配布資料および教科書を確認する。
１週目 （モデリング課題）Solidworksチュートリアル
はじめに（部品）、はじめに（アセンブリ）、フィレット
２週目 （モデリング課題）Solidworksチュートリアル
パターンフィーチャ、ロフト、回転とスイープ
３週目 （モデリング課題）Solidworksチュートリアル
デザインの応用、DimXpert Tutorials、DimXpertの応用
４週目 （モデリング課題）平歯車のモデル化とMBD
５週目 （モデリング課題）コマ形自在軸継手
６週目 （モデリング課題）Vプーリ
７週目 （モデリング課題）スプロケット
８週目 （設計課題）平歯減速装置
設計結果をもとに、外形、規格、寸法など必要事項を調べてモデリングを行う
９週目 （モデリング課題）平歯減速装置の部品のモデリング
１０週目 （モデリング課題）平歯減速装置の部品のモデリング
１１週目 （モデリング課題）平歯減速装置のアセンブリのモデリング
１２週目 グループでの設計課題の個人案の作成
１３週目 グループでの設計の完成および、設計結果の３Dプリント
スケジュールを決めて設計作業を進め，プレゼン資料としてまとめる。
コミュニケーションを十分に取り、グループ全員が納得する設計を目指すこと。
１４週目 CSWA（Certified SOLIDWORKS Associate）の対策
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成績評価の方法
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提出課題（3D‐CADモデル、平歯車減速装置の設計）70％、CSWA試験 30％により評価する。
提出課題の完成度が低く修正が必要な場合は、1度だけ再提出を求める。
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テキスト・参考書等
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テキスト：
・大西清 『JISにもとづく機械設計製図便覧（１３版）』オーム社 4,000円＋税 ISBN 978-4-274-22787-5
参考書：
・西川誠一『超・実践的3次元CAD活用ノウハウ』日刊工業新聞社 2,200円＋税 ISBN 978-4-526-07935-1
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履修上の留意点
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モデリング課題、設計計算に計画的に取り組み、提出期限を厳守する。
Windows上のファイル操作、ファイル管理、拡張子によるファイルの識別、ファイルおよびフォルダの圧縮と展開、ソフトウェアのインストールなど、基本的なPCの操作スキルが身に付いていることを前提に説明を進める。
【manabaの利用法】
講義資料はコースコンテンツに公開するので、必要に応じて印刷して準備する。
ソフトウェアの使い方やモデリングのヒントの動画はコースコンテンツに公開する。
課題は、小テストおよびプロジェクトから提出する。
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資料
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備考
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各自が管理するPCに自宅学習用のSolidworks Student Premiumをインストールする。
※manabaのコースコンテンツに手順を公開する。
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