| 研究概要 |
本研究は,機械の静音快適化設計手法を確立するために,鳴き音の美しいすずむしとこおろぎの翅の構造と発音機構を工学的に解明し,鳴き音の特徴と翅の振動モードおよび加振力との関係について検討し,その成果を設計に応用することを目的とする.本年度は,こおろぎの翅の発音メカニズムの工学的な解明を目的に,以下の結果を得た.
1.翅の形態・構造の精密測定
(1)三次元内部構造顕微鏡による翅の精密測定 白色塗装を施したこおろぎの翅を凍結保持した試料をスライサにより30μmごとの断面にし,画像処理により各断面画像から立体構造像を構築し,翅の精密な全体形状を明らかにした.
(2)やすり器の観察 翅への加振器となるやすり器のやすり歯形状を走査型電子顕微鏡により観察した結果,やすり歯形状は先端部,中央部,末端部に大別でき,やすり歯の高さ,幅,傾き角,ピッチの寸法は,先端部は中央部に比べ非常に小さくかつややたっていることが分かった.
2.発音動作と鳴き音の分析
鳴いているときの翅の運動状況を高速度カメラにより測定しやすり器のこすられる位置により鳴き音を2つに大別した.さらに鳴き音の周波数分析により大別した2つの鳴き音が,5.8kHz,5.8kHzと11.6kHzに主な周波数成分をもつ鳴き音,8.3kHz,14kHzに主な周波数成分をもつ鳴き音に分類できることを明らかにした.
3.翅の実験振動モード解析
翅の一端を積層圧電素子に固定して加振し,顕微鏡型レーザドップラ振動計を用いて振動速度を測定して実験振動モード解析を行った結果,5.8kHz,11.6kHz,8.3kHz,14kHzにおける翅のハープ部,ミラー部のモードシェイプを明らかにした.
4.発音メカニズムの分析
発音動作のメカニズムを,各鳴き分けに使用されるやすり歯形状,翅のモードシェイプ,そして鳴き分けの周波数成分とを関連付けることにより明らかにした.
|
