การออกแบบเครื่องจักรกล: แบบฝึกหัดและข้อสอบเก่า

การออกแบบชิ้นส่วนเครื่องจักรกลที่ส่งกำลังอย่างปลอดภัย: ชุดเฟือง เพลาที่รับแรงบิด ความเค้นรวมด้วยวงกลมของมอร์ และความแข็งแรงและเสถียรภาพของชิ้นส่วน

ฝึกรายวิชานี้ฟรี ฝึกรายวิชานี้ทำข้อสอบจำลองโจทย์ฟรีวันละ 5 ข้อ ไม่ต้องใช้บัตร

ชุดสรุปเร่งรัด (PDF)สรุปสูตร ขั้นตอนวิธีทำ และโจทย์ฝึกพร้อมเฉลยละเอียด พร้อมพิมพ์

หัวข้อในรายวิชานี้

เทคนิคทำข้อสอบวิชา การออกแบบเครื่องจักรกล

กำลัง = แรงบิด × อัตราเร็วเชิงมุม: การทดเฟืองลดความเร็วเพิ่มแรงบิดด้วยอัตราส่วนเดียวกัน
หาความเค้นหลักก่อนเทียบกับความแข็งแรงของวัสดุ
แปลง rpm เป็น rad/s ด้วย ω = 2π·n/60

ตัวอย่างวิธีทำ

เฟืองและชุดเฟืองง่าย

มอเตอร์ที่หมุน 1500 rpm ขับพูลเลย์ 160 mm สายพานเชื่อมมันกับพูลเลย์ 400 mm ถ้าไม่มีการลื่น จงหาความเร็ว n₂ ของพูลเลย์ตาม

n₁ = 1500 rpmd₁ = 160 mmd₂ = 400 mm

จงหา n₂ (rpm)

แสดงคำใบ้

สายพานเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเดียว ดังนั้นขอบทั้งสองมีความเร็วเท่ากัน
π·d₁·n₁ = π·d₂·n₂.
n₂ = 1500·160/400.

แสดงคำตอบและเฉลยทีละขั้นตอน

ระบบขับด้วยสายพาน: เมื่อไม่มีการลื่น พูลเลย์ทั้งสองมีความเร็วที่ขอบเท่ากัน v = π·d·n/60 ดังนั้น n₁·d₁ = n₂·d₂ และอัตราส่วนความเร็วคือ d₂/d₁ การลื่น s ทำให้พูลเลย์ตามช้าลงเล็กน้อย: n₂ = n₁·(d₁/d₂)·(1 − s) กำลังที่ส่งคือ P = (T₁ − T₂)·v โดย T₁ คือแรงตึงด้านตึง และ T₂ ด้านหย่อน แรงเสียดทานจำกัดอัตราส่วนของแรงตึง: T₁/T₂ = e^μθ โดย θ คือมุมโอบเป็นเรเดียนบนพูลเลย์ที่เล็กกว่า สำหรับสายพานเปิด θ = π − 2·asin((d₂ − d₁)/(2C)) โดย C คือระยะห่างระหว่างศูนย์กลาง

ความเร็วที่ขอบเท่ากัน

n₁·d₁ = n₂·d₂

ความเร็วของพูลเลย์ตาม

n₂ = 1500·160/400 = 600 rpm

คำตอบ

n₂ = 600 rpm

การบิดของเพลาปานกลาง

เพลาตันทองเหลืองถูกยึดติดกับผนังและถูกบิดด้วยแรงบิด T ที่ปลายอิสระ หามุมบิด φ ของปลายอิสระ ในหน่วยองศา

T = 750 N·md = 40 mmL = 1.5 mG = 39 GPa

จงหา φ (°)

แสดงคำใบ้

ใช้ φ = TL/(GJ) ซึ่งให้ผลเป็นเรเดียน
ใช้ N และ mm ตลอด: T เป็น N·mm, L เป็น mm, G เป็น MPa (GPa × 1000), J เป็น mm⁴
J = 251327 mm⁴.

แสดงคำตอบและเฉลยทีละขั้นตอน

การบิดของเพลากลม: ความเค้นเฉือนเพิ่มขึ้นเป็นเส้นตรงจากศูนย์ที่ศูนย์กลางถึง τ_max = T·r/J ที่ผิว โดย J = πd⁴/32 สำหรับเพลาตัน และ J = π(d_o⁴ − d_i⁴)/32 สำหรับเพลากลวง มุมบิดคือ φ = TL/(GJ) เป็นเรเดียน กำลังและแรงบิดสัมพันธ์กันด้วย P = T·ω

โมเมนต์ความเฉื่อยเชิงขั้วของพื้นที่

J = π·40⁴/32 = 251327 mm⁴

มุมบิด

φ = TL/(GJ) = 750·1000·1500/(39000·251327) = 0.1148 rad

φ = 0.1148·180/π = 6.576°

คำตอบ

φ = 6.576°

สำคัญ: ใช้เพื่อการเรียนรู้เท่านั้น

ใช้เพื่อการเรียนรู้เท่านั้น ห้ามนำผลลัพธ์เหล่านี้ไปใช้ออกแบบ สร้าง หรือตรวจสอบโครงสร้าง เครื่องจักร ระบบแรงดัน หรืออุปกรณ์ยกจริง การออกแบบจริงต้องจัดทำและตรวจสอบโดยวิศวกรที่มีคุณวุฒิ โดยใช้มาตรฐานและค่าความปลอดภัยที่เกี่ยวข้อง ข้อกำหนดการใช้งาน

การฝึกทำงานอย่างไร

“ฝึกรายวิชานี้” ผสมโจทย์จากทุกหัวข้อของวิชา เหมือนข้อสอบจริง
โจทย์ทุกข้อใช้ค่าใหม่ คุณจึงเรียนรู้วิธีทำ ไม่ใช่จำคำตอบ
ติดขัดใช่ไหม เปิดคำใบ้เล็ก ๆ ก่อน และเปิดคำอธิบายฉบับเต็มเมื่อจำเป็นเท่านั้น
ข้อสอบจำลองจับเวลาและไม่มีคำใบ้ และคุณจะได้คะแนนและการทบทวนฉบับเต็มเมื่อจบ

เครื่องคำนวณสำหรับรายวิชานี้

รายวิชาที่เกี่ยวข้อง

ฝึกข้อสอบ FE เครื่องกล กลศาสตร์ของวัสดุ พลศาสตร์การวิเคราะห์โครงสร้าง ระบบเมคาทรอนิกส์ฝึกข้อสอบ FE โยธา สถิตยศาสตร์อุณหพลศาสตร์ 1