科学技術と共に歩む

目　　　　　次
1.　機械と人間
　1.1　機械の始まり…1
　1.2　動力源の発達…4
　1.3　エネルギーと環境保全にかかわる諸問題…8
　1.4　本書で使用される単位（SI）について…13
2.　工業力学
　2.1　力の釣合い…17
　　2.1.1　力の表し方…17
　　2.1.2　力の合成…18
　　2.1.3　力の分解…19
　　2.1.4　力のモーメント…20
　2.2　点の運動…21
　2.3　質点の運動…23
　　2.3.1　ニュートンの力学の法則…23
　　2.3.2　運動量…24
　　2.3.3　回転運動…25
　　2.3.4　遠心力…26
　2.4　剛体の運動…26
　　2.4.1　剛体の直線運動…27
　　2.4.2　剛体の回転運動…27
　　2.4.3　剛体に作用する力…29
　2.5　振動問題…31
　　2.5.1　振動波形…31
　　2.5.2　固有振動数…31
　　演習問題…32
3.　材料力学
　3.1　荷重…34
　3.2　応力…35
　　3.2.1　引張応力と圧縮応力…35
　　3.2.2　せん断応力…36
　3.3　ひずみ…37
　　3.3.1　引張ひずみと圧縮ひずみ…37
　　3.3.2　せん断ひずみ…39
　3.4　応力とひずみの関係…39
　3.5　熱応力…41
　3.6　曲げ…42
　　3.6.1　せん断力と曲げモーメント…42
　　3.6.2　曲げ応力…44
　3.7　ねじり…45
　3.8　応力集中…46
　3.9　疲労…47
　3.10　クリープ…47
　3.11　座屈…48
　　演習問題…49
4.　水力学
　4.1　水力学とは…50
　　4.1.1　流体と水力学…50
　　4.1.2　靜水力学と動水力学…50
　4.2　流体の性質…51
　　4.2.1　流体と固体…51
　　4.2.2　流体の密度およびその他の物理的性質…52
　4.3　静水力学…53
　　4.3.1　靜水の圧力と深さの関係…53
　　4.3.2　大気圧と計測された圧力…55
　　4.3.3　浮力とアルキメデスの原理…56
　4.4　動水力学…58
　　4.4.1　流れの表し方…58
　　4.4.2　物理学の保存則と動水力学への応用…59
　　4.4.3　エネルギー損失のある流れ…63
　4.5　流体抵抗…67
　　4.5.1　物体の抗力と抗力係数…67
　　4.5.2　2次元物体まわりの流れと抗力…69
　　演習問題…72
5.　熱力学
　5.1　温度と熱…73
　　5.1.1　温度…73
　　5.1.2　熱量の定義…74
　　5.1.3　比熱と熱容量…74
　　5.1.4　顕熱と潜熱…75
　5.2　圧力と仕事…75
　　5.2.1　圧力…76
　　5.2.2　仕事…77
　5.3　熱力学第一法則…80
　　5.3.1　熱力学第一法則…80
　　5.3.2　エネルギー保存則…80
　　5.3.3　閉じた系のエネルギー式…82
　　5.3.4　開いた系のエネルギー式とエンタルピー…82
　5.4　熱力学第二法則とエントロピー…84
　　5.4.1　熱力学第二法則…84
　　5.4.2　可逆変化と不可逆変化…84
　　5.4.3　エントロピー…84
　　5.4.4　T・S線図…86
　5.5　完全ガスと蒸気…87
　　5.5.1　完全ガスの状態式…87
　　5.5.2　完全ガスの比熱…88
　　5.5.3　完全ガスの熱力学第一法則の式…88
　　5.5.4　完全ガスの状態変化…89
　　5.5.5　完全ガスのエントロピー変化…90
　　5.5.6　等圧のもとでの水の蒸気と乾き度…91
　　5.5.7　蒸気の状態量…92
　　5.5.8　蒸気に加えられる熱量…92
　5.6　サイクルと熱機関…93
　　5.6.1　カルノーサイクル…93
　　5.6.2　オットーサイクル…94
　　5.6.3　ランキンサイクル…95
　　演習問題…97
6.　機械材料
　6.1　機械材料の分類…99
　6.2　鉄鋼材料…100
　　6.2.1　構造用鋼…100
　　6.2.2　工具用鋼…103
　　6.2.3　耐食用鋼…103
　　6.2.4　耐熱用鋼…104
　　6.2.5　鋳鉄品と鋳鋼品…105
　6.3　非鉄金属材料…107
　　6.3.1　展伸材…107
　　6.3.2　鋳物用合金…109
　6.4　高分子材料…111
　　6.4.1　プラスチック…111
　　6.4.2　エラストマー…112
　　6.4.3　接着剤…113
　6.5　セラミックス材料…114
　　6.5.1　シリカ…114
　　6.5.2　アルミナ…115
　　6.5.3　ジルコニア…116
　　6.5.4　炭化けい素…116
　　6.5.5　窒化けい素…116
　6.6　複合材料…117
　　6.6.1　プラスチック基複合材料…117
　　6.6.2　金属基複合材料…117
　　6.6.3　セラミックス系複合材料…119
7.　機械要素・機械設計
　7.1　機械を構成する要素…120
　7.2　機械要素とメカニズム…122
　　7.2.1　機械を動かすパワー源…122
　　7.2.2　力・トルク・回転数・動力を伝える軸と要素…124
　　7.2.3　要素やユニットを固定する要素…127
　　7.2.4　動きを返還する要素・機構…131
　　7.2.5　エネルギーを吸収するもの…137
　　7.2.6　機械部品を支える構造体…137
　7.3　機械設計の方法…138
　　7.3.1　機械ができるプロセス…138
　　7.3.2　機械設計で大切なこと…141
8.　機械工作法
　8.1　工作法の分類…144
　8.2　鋳造…144
　8.3　鍛造…147
　8.4　圧延…147
　8.5　プレス加工…148
　8.6　溶接…150
　8.7　熱処理…153
　8.8　切削加工…155
　8.9　研削加工…158
　8.10　精密加工および特殊加工…160
　8.11　プラスチック成形加工…161
　　演習問題…165
9.　計測・制御
　9.1　計測と制御のかかわり…166
　9.2　制御で要求される計測…169
　9.3　制御で必要な基礎事項…170
　　9.3.1　ブロック線図…170
　　9.3.2　要素の特性…171
　　9.3.3　伝達関数…172
　　9.3.4　制御系の応答…174
　　9.3.5　周波数応答…175
　9.4　制御の安定性…176
　9.5　ガソリンエンジンの制御…178
　　演習問題…180
10.　メカトロニクス
　10.1　機械と電気のかかわり…181
　　10.1.1　電子制御される機械…181
　　10.1.2　アクチュエータ…182
　10.2　機械の自働化…184
　　10.2.1　ハードウェアとソフトウェア…184
　　10.2.2　シーケンス制御とフィードバック制御…186
　10.3　センサ…188
　　10.3.1　センサの種類…188
　　10.3.2　センサ技術の応用…190
　10.4　インタフェース…191
　　10.4.1　アナログとディジタルの変換…191
　　10.4.2　インタフェース技術の応用…192
　10.5　ロボット…194
　　10.5.1　ロボットの分類…194
　　10.5.2　ロボットの機構と制御…194
　10.6　設計と生産の自動化…197
　　10.6.1　設計の自動化…197
　　10.6.2　生産の自動化…199
　演習問題…200
　付　　　　　録…201
　参　考　文　献…205
　演習問題解答…208
　索　　　　　引…215