機械力学及び演習

Dynamics of Machinery

994533G

45BADYM301

北野　敬祐、林　隆三

Ryuzo Hayashi, Keisuke Kitano

2023年度前期

2023/Spring

木曜1限、金曜5限

Thursday 1st period/Friday 5th period

工学部　機械工学科

Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering

2.0単位

講義/演習

Lecture/Seminar

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対面授業/On-site class

機械の振動的な挙動を題材に，機械を力学モデルにより表してそれらの動的挙動を数学的に表現し，機械の挙動や機械設計において重要な力学現象について学ぶ．

機械をいくつかの剛体からなる力学系としてとらえて運動方程式を立式し，その動的挙動を求解する手法を身に着ける．
本学科のディプロマ・ポリシーに定める『1.最先端の科学技術に対応できる基礎学力及びエンジニアリング･センス』を身に着けるための科目である．

１．１自由度振動系の性質を理解し，振動応答を求解できるようになる．
２．回転軸のふれまわり振動の求解法を習得し，危険速度を計算できるようになる．
３．２自由度振動系の性質を理解し，動吸振器の最適設計ができるようになる．

専門基礎力

物理学１（運動学〜剛体の力学），機構学，工業力学について，講義開始前によく復習しておくこと．
講義で学んだ内容は問題演習を通して確かなものにすること．

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各回の講義内容を十分復習し、指定した参考書の例題および演習問題を解くことで理解を深めること。

期末試験50%，中間試験30%，演習20%
ただし，全講義の2/3以上に出席していることを成績評価の要件とする．

・S：到達目標を十分に達成し、極めて優秀な成果を収めている
・A：到達目標を十分に達成している
・B：到達目標を達成している
・C：到達目標を最低限達成している
・D：到達目標を達成していない
・-：学修成果の評価を判断する要件を欠格している

・S：Achieved outcomes, excellent result
・A：Achieved outcomes, good result
・B：Achieved outcomes
・C：Minimally achieved outcomes
・D：Did not achieve outcomes
・-：Failed to meet even the minimal requirements for evaluation

Y

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​https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/​​​

「機械力学」原文雄 著（裳華房）ISBN-13: 978-4785360146
「振動工学の基礎」岩壺卓三／松久寛 編著（森北出版）ISBN-13: 978-4627666825
「機械振動学」岩田佳雄・佐伯暢人・小松崎俊彦 著（数理工学社）ISBN-13: 978-4901683807
など．

1. 機械の力学モデル化
機械力学が対象とする動的問題（動力伝達問題，安定性問題，振動問題）を理解し，力学
系を構成する要素（剛体，ばね，ダンパ）の特性と機械のモデル化について学ぶ．
2. 運動方程式の立式法
ラグランジュの運動方程式を用いて力学系の運動方程式を立式する方法を学ぶ．また，等
価質量や等価剛性の概念を習得する．
3. 不減衰１自由度系の自由振動
機械の不減衰および減衰１自由度振動モデルの運動方程式を立式する．不減衰１自由度振
動モデルの自由振動解を導き，振動応答の特性を学ぶ．
4. 減衰１自由度系の自由振動（その１）
減衰１自由度振動モデルの自由振動解を導き，１自由度減衰自由振動の性質を学ぶ．
5. 減衰１自由度系の自由振動（その２）
１自由度系の特性方程式，固有振動数，減衰比，対数減衰率などの考え方を習得する．
6. 調和外力応答
調和外力を受ける減衰１自由度振動系の運動方程式を立式して強制振動解を求め，振動数
比に対する振幅倍率と位相の特徴を理解する．
7. 任意外力応答（その１）
強制変位による振動や，振動系への重力の影響について学ぶ．また，単位ステップ応答，
単位インパルス応答，任意外力応答の計算法を習得する．
8. 任意外力応答（その２）
複数の調和外力による外力応答の計算法を学ぶ．また，振動力の伝達とその抑制法を習得
する．
9. 軸のふれまわり
回転する軸の運動方程式を立式し，回転軸のふれまわり振動の特性を理解する．また，軸
の危険速度の計算法を習得する．
10. 回転体のつり合わせ
静不つり合いと偶不つり合いについて学び，２面修正による回転体のつり合わせ法を習得
する．
11. ２自由度系の運動方程式
２自由度振動系のモデル化について学び，複雑な２自由度系の運動方程式をラグランジュ
方程式およびフリーボディダイアグラムにより立式する方法を習得する．
12. 不減衰２自由度系の自由振動
不減衰２自由度振動系の運動方程式から自由振動解を導出する．固有モードベクトルの直
交性について学び，２自由度振動系の初期値問題の解法を習得する．
13. 不減衰２自由度系の強制振動
強制振動を受ける２自由度系の振動応答を求解し，２自由度系の調和外力応答の特徴を理
解する．
14. 動吸振器
減衰のある２自由度系の強制振動の特徴を学び，動吸振器の動作原理と設計法を習得する．
15. 期末試験
本講義の習熟度を試験により確かめ，試験後の解説によりさらに理解を深める．

[　演習内容　]
演習（１）　等価質量，等価ばね，１自由度系の振動方程式に関する問題演習
演習（２）　１自由度系の自由振動，固有振動数に関する問題演習
演習（３）　１自由度系の調和外力応答に関する問題演習１
演習（４）　１自由度系の調和外力応答に関する問題演習２
演習（５）　軸のふれ回り振動，危険速度に関する問題演習
演習（６）　回転体のつり合わせに関する問題演習
演習（７）　２自由度振動系の固有振動数，固有振動モードに関する問題演習

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MATLAB/Simulink

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