Design of Machine Elements — Winter 2024

List Factors affecting design of machine elements. પરશન.1 (અ) મશીન ક તના ભાગોની ડિઝાઇન ઉપર અસર કરતાા મખય પડરબળોની યાદી બનાવો.

Explain stress concentration. (બ) સટરસ કોનસનરશન ડવશ સમજાવો.

What are preferred numbers? Write down Advantages and Applications of Preferred numbers. (ક) ડપરફિડ નાબર એલ શ? તના ફાયદાઓ અન ઉપયોગો લખો.

Determine the standard sizes of 6 round bars having smallest diameter of 10 mm and largest diameter of 32 mm. Also determine the section modulus of each round bar. (ક) ૧૦ mm લઘતતમ વયાસ તથા ૩૨ mm મહતતમ વયાસના માપવાળા 6 ગોળ સળીયા માની સટાનિિડ સાઇઝ નકકી કરો તથા તની મદદથી દરક સળીયા મા સકસન મોડયલસ શોધો.

Compare Knuckle joint and Cotter joint. પરશન.2 (અ) નકલ જોઈન અન કોર જોઈન વચચ સરખામણી કરો.

Explain applications, advantages and limitations of Cotter joint. (બ) કોર જોઈન ના ઉપયોગો, ફાયદાઓ અન કષમતાઓ સમજાવો.

Design a spigot and socket type cotter joint to connect two similar rod subjected to 75 KN axial load in both the direction. [τ] = (4/5) σ t [σ] = 50 N/mm2 t [σ] = 100 N/mm2 c (ક) સટપીગો તથા સોક પરકારના કોર જોઈનની ડિઝાઇન કરો ક જ બ સરખા વયાસવાળા રોિન જોિ છ તથા 75 KN અકષીય ભારના વહન કર છ. કોર તથા રોિ મીરીયલ મા [τ] = (4/5) σ t [σ] = 50 N/mm2 t [σ] = 100 N/mm2 c

Draw neat sketch of double riveted lap joint with chain riveting. પરશન.2 (અ) િબલ ડરવિ લપ જોઇન ચઇન ડરવીગા ની સટવચછ આકડત દોરો.1

Explain terminology used in Riveted Joint. (બ) ડરવિ જોઇનમાા વપરાતાા મખય પદો સમજાવો.

For a single riveted lap joint, the plate thickness is 18 mm. Determine rivet diameter using Unwin’s formula. Also find out the pitch of the joint. For the rivet, assume [τ] = 0.8 [σ] t [σ] = 2 [τ] c (ક) ડસાગલ ડરવિ લપ જોઇનમાા પલની જાિાઇ 18 mm છ. ‘Unwin’ ના સતરની મદદથી ડરવનો વયાસ શોધો તમજ પીચ શોધો. ડરવ મા [τ] = 0.8 [σ] t [σ] = 2 [τ] ધારી લો. c Q. 3 (a) Define eccentric loading. List out the various machine elements subjected to eccentric loading. પરશન.3 (અ) એકસનરીક લોિીગા ની વયાખયા આપો. એકસનરીક લોિીગા લાગતા હોય તવા ડવડવધ મશીનઘકોની યાદી બનાવો.

20 kN vertical load is acting on the end of the ‘C’ clamp having a rectangular cross section. The perpendicular distance between the load axis and the neutral axis of the cross section is 150 mm. find the dimensions of the cross section of the clamp for the permissible stresses of 100 N/mm2. Take depth of the section as twice of its width. (h = 2b) (બ) લાબચોરસ આિછિવાળા એક ‘C’ કલમપના છિા ઉપર 20 kN નો વીકલ લોિ લાગ છ. આિછિની લોિ એકષીસ તથા નયરલ એકષીસ વચચના લાબઅાતર 150 mm છ. કલમપ મા મહતતમ સલામત સટરસ 100 N/mm2 લઇ તના આિછિનાા માપ શોધો. આિછિની ઊા ચાઇ, તની પહોળાઇ કરતાા બમણી લો. (h = 2b)

Abell crank lever is to be designed to lift the load of 10 kN acting at the end of short arm of the lever. The length of short and long arm is 500 mm and 750 mm respectively. Allowable shear stress and tensile stress for lever and pin materials is 60 N/mm2 and 80 N/mm2 respectively. Allowable bearing pressure for pin material is 8 N/mm2. Determine the dimensions of the fulcrum pin. For pin, L/d = 1.25. (ક) ઓછી લાબાઇવાળા આમડન છિ 10 kN નો વીકલ લોિ ઊા ચકવા મા એક બલ કરનક ડલવરની ડિઝાઇન કરવાની છ. તના નાના અન મોા આમડની લાબાઇ અનકરમ 500 mm અન 750 mm છ. લીવરના તથા પીન મીરીયલ મા શીયર તથા નસનમાા એલાવબલ સટરસ અનકરમ 60 N/mm2 અન 80 N/mm2 છ. તથા પીન ઉપર એલાવબલ બરીગા પરસર 8 N/mm2 છ. ફલકરમ પીનનાા માપ શોધો. પીન મા L/d = 1.25 લો.

Q. 3 (a) Draw a neat sketch of following machine elements subjected to eccentric loading like Bracket, Column and ‘C’ clamp પરશન.3 (અ) એકસનરીક લોિીગા લાગતા હોય તવા નીચ દશાડવલ ડવડવધ મશીનઘકો જવ ા ક બરક, કોલમ અન ‘C’ કલમપ મા સટવચછ આકડત દોરો.

Ahollow column of a drilling machine has outer diameter of 125 mm and inner diameter of 85 mm. The distance between the column axis is 300 mm. Calculate the maximum stressed induced in the cross section of the column for the thrust load of 3000 Nacting on the spindle. (બ) િરીલીગા મશીનના એક પોલા વતડળાકાર કોલમનો બહારનો વયાસ 125 mm તથા અાદરનો વયાસ 85 mm છ. સટપીનિલની એકષીસથી કોલમ એકષીસ વચચના અાતર 300 mm છ. તો કોલમના આિછિમાા ઉદભવતા મહતતમ સટરસ શોધો. સટપીનિલ ઉપર લાગતો મહતતમ થરસટ લોિ 3000 N ધારી લો.2

Determine the width and thickness of a leaf spring for a truck from the following details. Maximum load on all the springs = 140 kN Number of springs used = Spring material = Chrome vanadium steel Permissible tensile stress = 600 N/mm2 Span of the spring = 1000 mm Maximum permissible deflection = 80 mm Young modulus = 2 x 105 N/mm2 Total no of leaves = (ક) નીચ દશાડવલ સટપશીફીકશનવાળી એક રક માની લીફ ડસટપરાગના પાાની જાિાઇ તથા પહોળાઇની ગણતરી કરો. ડસટપરાગો પર મહતતમ ભાર = 140 kN ડસટપરાગની સાખયા = ડસટપરાગ મીરીયલ કરોમીયમ વનિીયમ સટીલ પરમીસીબલ નસાઇલ સટરસ = 600 N/mm2 ડસટપરાગનો સટપાન = 1000 mm પરમીસીબલ ડિફલકસન = 80 mm યાગ મોડયલસ = 2 x 105 N/mm2 ડસટપરાગ પટટીઓની મહતતમ સાખયા = Q. 4 (a) Classify different types of shafts. પરશન.4 (અ) અલગ અલગ પરકારના શાફોના વગીકરણ કરો.

Ahollow shaft having 230 mm and 310 mm internal and external diameter respectively rotates at 120 rpm and transmits 3000 hp. Determine the stresses induced in the shaft. (બ) 230 mm અાદરના તથા 310 mm બહરના વયસવાળો એક પોલો શફ 120 rpm થી 3000 હોસડ પાવરના સાચારણ કર છ તો તમાા ઉદભવતા શીયર સટરસની ગણતરી કરો.

Aclosed coil helical spring operates for the load range of 2000 Nto 2500 N. The deflection of the spring for the given load range is 6 mm. Mean diameter of coil is 36 mm and spring index is 6. Take G = 0.83 x 105 N/mm2. Determine,

Wire diameter (ii) Number of active coils (iii) Free length (iv) Pitch of the coil. (ક) 2000 N થી 2500 N લોિની રજ માા એક કલોઝિ કોઇલ ડસટપરાગ ડિઝાઇન કરવાની છ. આપલ લોિની રજ મા ડસટપરાગના ડિફલકશન 6 mm છ. મીન િાયામીર 36 mm તથા ડસટપરાગ ઇનિકષ 6 છ. G = 0.83 x 105 N/mm2 ધારી નીચન ા માપ શોધો.

વાયર િાયામીર (ii) એકીવ કોઇલની સાખયા (iii) ફરી લાબાઇ (iv) કોઇલની પીચ

Q. 4 (a) Classify different types of keys. પરશન.4 (અ) અલગ અલગ પરકારની કી ના વગીકરણ કરો.

Apulley is fixed on a 100 mm diameter shaft with the help of 100 mm long key. The shaft is required to transmit 6000 N.m torque with the help of key. Determine the dimensions of the key. For key material, Take σ = 500 N/mm2 uc τu = 250 N/mm2 FOS = (બ) 100 mm વયાસના શાફ ઉપર એક પલીન100 mm લાબાઇની એક રક ગલર સનક કી થી લગાિલ છ. 6000 N.m નો ોકડ શાફ ઉપરથી રાનસમી કરવાનો છ, તો ત માની કી ના ામાપ શોધો. કી મીરીયલ મા, σ = 500 N/mm2 uc τu = 250 N/mm2 FOS = 53

Define term Coupling. Classify different types of coupling and draw neat sketch of Sleeve or Muff Coupling. (ક) કપલીગા ની વયાખયા આપો. અલગ અલગ પરકારની કપલીગા ના વગીકરણ કરો અન સટલીવ અથવા મફ કપલીગા ની સટવચછ આકડત દોરો.

Explain design of thin spherical shell. પરશન.5 (અ) થીન સટફડરકલ સલની ડિઝાઇન સમજાવો.

Acylinder with 150 mm inside diameter and 15 mm plate thickness is subjected to internal pressure of 5 N/mm2. Determine:

Hoop stress (ii) Longitudinal stress and (iii) Maximum shear stress in the cylinder (બ) 150 mm અાદરના વયાસવાળા 15 mm પલની જાિાઇવાળા ડસલીનિરમાા 5 N/mm2 ના ઇનનડલ પરસર લાગ છ. તો ડસલીનિરમાા ઉદભવતા નીચના સટરસીસ શોધો.

હપ સટરસ (ii) લોનીટયિીનલ સટરસ (iii) મહતતમ શીયર સટરસ

Explain construction of Antifriction Bearing with its advantages and disadvantages. (ક) એડનડફરકશન બરીગા ની રચના તના ફાયદા અન ગરફાયાદા સડહત સમજવો.

Explain important properties of Bearing materials. પરશન.5 (અ) બડરાગ મીરીયલના અગતયના ગણધમો સમજાવો.

Compare Antifriction Bearing and Journal Bearing. (બ) એડનડફરકશન બડરાગ અન જનડલ બડરાગ વચચ સરખામણી કરો.