シラバス情報

教員名 ： 林　隆三
科目授業名称（和文）　Name of the subject/class (in Japanese)
機械力学特論
科目授業名称（英文）　Name of the subject/class (in English)
Advanced Dynamics of Machinery
授業コード　Class code
994F55N
科目番号　Course number
45ASDMD521

教員名
林　隆三
Instructor
Ryuzo Hayashi

開講年度学期
2025年度前期
Year
2025年度
Semester
①First semester
曜日時限
火曜3限
Class hours
Tuesday 3rd Period

開講学科・専攻　Department
工学研究科　機械工学専攻

Department of Mechanical Engineering, Graduate School of Engineering
単位数　Course credit
2.0単位
授業の方法　Teaching method
講義

Lecture
外国語のみの科目（使用言語）　Course in only foreign languages (languages)
-
授業の主な実施形態　Main class format
① [対面]対面授業/ [On-site] On-site class

概要　Description
車両（主の自動車）の運動のモデリング方法，運動性能（安定性や旋回特性），サスペンションの特性と制御などについて学び，機械の代表例の一つである車両（移動機械・輸送機械）の運動特性について深い理解を得る．

In this course, to obtain a deep understanding of the motion characteristics of vehicles, which are typical examples of machinery (mobile machinery / transport machinery), students will learn a modeling method of vehicle motion (mainly automobiles), the motor performance (stability and turning characteristics), and the characteristics and control of the suspension.
目的　Objectives
車両の運動を数学的に記述し，その特徴を把握するための解析手法を身に着ける．
本専攻のディプロマ・ポリシーに定める『（1）機械工学にかかわる高度な学識と研究方法』を身に着けるための科目である．

Students will learn an analytical method to understand the characteristics of vehicle motion by describing it mathematically. Students will acquire an "advanced knowledge and research method related to mechanical engineering," as specified in the diploma policy of this major.
到達目標　Outcomes
１．車両の幾何学的運動および力学的挙動を数学的に記述できるようになる．
２．車両の運動性能（操縦安定性，旋回特性）について論じることができるようになる．
３．サスペンションの基本特性およびサスペンション制御の理論について理解する．

1. Ability to describe the geometric and dynamic behavior of a vehicle mathematically.
2. Ability to discuss the motion performance (steering stability, turning characteristics) of vehicles.
3. Understanding of the basic characteristics of the suspension and theory of suspension control.
卒業認定・学位授与の方針との関係（学部科目のみ）
リンク先の [評価項目と科目の対応一覧]から確認できます（学部対象）。
履修登録の際に参照ください。
​You can check this from “Correspondence table between grading items and subjects” by following the link(for departments).
https://www.tus.ac.jp/fd/ict_tusrubric/​​​
履修上の注意　Course notes prerequisites
機械力学および振動学を事前によく復習し，理解しておくこと．

Review and understand the dynamics of machinery and theory of vibration in advance.
アクティブ・ラーニング科目　Teaching type（Active Learning）
-
-

準備学習・復習　Preparation and review
各回の講義内容を十分復習し，理解を深めること．

Review the content of each lecture to obtain a deep understanding of the topic.
成績評価方法　Performance grading policy
MATLABによるレポート課題（第4, 11, 14回講義で出題予定）により評価．（試験は実施しない．）
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．

Performance evaluated based on the report tasks using MATLAB (scheduled for 3rd, 11th, and 14th lectures). No examination will be carried out.
However, attendance to at least 2/3 of all lectures is a requirement for the evaluation.
学修成果の評価　Evaluation of academic achievement
・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

教科書　Textbooks/Readings
教科書の使用有無（有=Y , 無=N）　Textbook used(Y for yes, N for no)
N
書誌情報　Bibliographic information
-
MyKiTSのURL（教科書販売サイト）　URL for MyKiTS(textbook sales site)
教科書および一部の参考書は、MyKiTS (教科書販売サイト) から検索・購入可能です。
​https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/​​​

It is possible to search for and purchase textbooks and certain reference materials at MyKiTS (online textbook store).
​​https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/

参考書・その他資料　Reference and other materials
「車両システムのダイナミックスと制御」日本機械学会編（養賢堂）ISBN-13: 978-4621089330
「自動車の運動と制御 第2版　─車両運動力学の理論形成と応用」安部正人（東京電機大学出版局）ISBN-13: 978-4501419202
など．

For example,
"Dynamics and Control of Vehicle System" edited by Japan Society of Mechanical Engineers (Yokendo) ISBN-13: 978-4621089330,
"Motion and control of automobile 2nd edition - Theory formation and application of vehicle dynamics" Masato Abe (Tokyo Denki University Press) ISBN-13: 978-4501419202.

授業計画　Class plan
1. 移動座標
移動体の運動を扱うのに適した移動座標の考え方を習得し，絶対座標系との座標変換がで
きるようになる．
2. 車両の平面幾何運動(1)
前輪操舵車両の幾何学的運動について理解し，移動座標系での車両速度や旋回半径が記述できるようになる．
3. 車両の平面幾何運動(2)
前後輪操舵車両と左右輪駆動車両の幾何学的運動について理解し，移動座標系での車両速度や旋回半径が記述できるようになる．
4. MATLABによる演習（その1）
車両の幾何学的運動を数値シミュレーションにより求めることができるようになる．
5. タイヤの特性
タイヤの力学的特性や摩擦円の概念を理解し，タイヤが発生する力を数学的に記述できるようになる．
6. 等価二輪モデル
車両の運動方程式（等価二輪モデル）を立式できるようになる．
7. MATLABによる演習（その2）
車両の力学的運動を数値シミュレーションにより求めることができるようになる．
8. 定常円旋回
運動方程式（等価二輪モデル）から車両の旋回特性を表す指標を導き，車両の特性について論じられるようになる．
9. 車両の安定性
静安定と動安定について理解し，運動方程式（等価二輪モデル）から車両の安定性や旋回特性について論じられるようになる．
10. 4WSによる横滑りの制御
後輪操舵により横滑り角を制御できることを理解し，横滑り角制御のための後輪操舵の制御設計ができるようになる．
11. MATLABによる演習（その3）
後輪操舵制御や人間の操作する車両の力学的運動を数値シミュレーションにより求めることができるようになる．
12. サスペンションと乗り心地
乗り心地評価のための基礎的な車両モデルである1/4車体モデルについて理解し，路面凹凸に対する車両の運動特性について論じられるようになる．
13. サスペンション制御
サスペンションの制御手法（セミアクティブサスペンション，アクティブサスペンション）について理解し，基礎的なサスペンション制御の設計手法を習得する．
14. MATLABによる演習（その4）
サスペンションの制御設計を行い，その効果を数値シミュレーションにより確かめる．
15. 輪軸の平面幾何運動
鉄道輪軸の運動方程式を記述し，輪軸の蛇行動の発生メカニズムを理解する．

1. Moving coordinates
Idea of moving coordinates, which is suitable way to deal with the motion of moving vehicles. Coordinate transformation with the absolute coordinate system.
2. Planar geometric motion of the vehicle
Geometric motion of a vehicle. Description of the vehicle speed in a moving coordinate system and turning radius.
3. Exercise using MATLAB (part 1)
Calculation of the geometric motion of a vehicle based on a numerical simulation.
Mechanical characteristics of a tire and concept of friction circle to describe the force generated by the tire mathematically.
<!--[if !supportLineBreakNewLine]-->4. Characteristics of a tire
Mechanical characteristics of a tire and concept of friction circle to describe the force generated by the tire mathematically.
5. Bicycle model
Formulation of the equation of motion of a vehicle using the bicycle model.
6. Exercise using MATLAB (part 2)
Calculation of the dynamic motion of a vehicle based on a numerical simulation.
7. Steady-state cornering
Discussion of the turning characteristics of a vehicle through derivation of indices representing the turning characteristics of the vehicle from the equation of motion.
8. Vehicle stability
Concepts of static stability and dynamic stability, and discussion of the stability of a vehicle from the equation of motion.
9. Control of side slip by 4WS
Understanding of the side slip angle and control through rear wheel steering. Design of the control method of rear wheel steering for sideslip angle reduction.
10. Steering model of a human
Understanding of the concept of forward gaze model, which is the basic mathematical model of human driving operation.
11. Exercise using MATLAB (part 3)
Calculation of the dynamic motion of a vehicle with rear-steer control or a vehicle operated by a human based on a numerical simulation.
12. Suspension and ride comfort
<!--[if !supportLineBreakNewLine]--><!--[endif]-->
Quarter car body model, which is the basic vehicle model for evaluation of ride comfort. Discussion on the characteristics of a vehicle with respect to road surface irregularities.
13. Suspension control
Suspension control methods (semi active suspension, active suspension) and basic suspension control design methods.
14. Exercise using MATLAB (part 4)
Design of a control system for the suspension and confirmation of its effect through a numerical simulation.
15. Motion of wheel axle of a railway vehicle
Equation of motion of a railroad axle and mechanism of hunting oscillation of a wheel axle.

担当教員の実務経験とそれを活かした教育内容　Work experience of the instructor
-
教育用ソフトウェア　Educational software
MATLAB/Simulink
-

備考　Remarks

授業でのBYOD PCの利用有無　Whether or not students may use BYOD PCs in class
Y
授業での仮想PCの利用有無　Whether or not students may use a virtual PC in class
N