แนวข้อสอบ กว. Machine Design พร้อมเฉลย

หัวข้อ “Machine Design” เป็นส่วนหนึ่งของการสอบใบอนุญาตภาคีวิศวกร (กว.) บน TUE.expert มีข้อซ้อมหัวข้อนี้ 25 ข้อ อยู่ใน 1 ชุดซ้อม ด้านล่างคือตัวอย่าง 5 ข้อ พร้อมเฉลยและคำอธิบาย ลองตอบเองก่อน แล้วกด “ดูเฉลย” ใต้แต่ละข้อเพื่อตรวจคำตอบ

ตัวอย่างข้อสอบ Machine Design 5 ข้อ

1. 1. สปริงขดทรงกระบอกแบบกดตัวหนึ่ง เมื่อรับแรงกด 200 นิวตัน จะยุบตัวลง 25 มิลลิเมตร จงหาค่าคงที่สปริง (spring rate)

   • A. 4 นิวตันต่อมิลลิเมตร
   • B. 6 นิวตันต่อมิลลิเมตร
   • C. 8 นิวตันต่อมิลลิเมตร
   • D. 10 นิวตันต่อมิลลิเมตร
   ดูเฉลย

   คำตอบ: ข้อ C — 8 นิวตันต่อมิลลิเมตร

   ค่าคงที่สปริงเท่ากับแรงหารด้วยระยะยุบตัว เท่ากับ 200 หารด้วย 25 เท่ากับ 8 นิวตันต่อมิลลิเมตร

2. 2. คัปปลิงหน้าแปลน (flange coupling) ใช้สลักเกลียว 6 ตัว วางบนวงกลมสลักเกลียว (bolt circle) เส้นผ่านศูนย์กลาง 200 มิลลิเมตร ส่งผ่านโมเมนต์บิด 800 นิวตันเมตร หากสลักเกลียวแต่ละตัวมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 12 มิลลิเมตร และสมมติแรงกระจายเท่ากันทุกตัว จงหาความเค้นเฉือนที่เกิดขึ้นในสลักเกลียวแต่ละตัว

   • A. 5.9 เมกะปาสกาล
   • B. 11.8 เมกะปาสกาล
   • C. 23.6 เมกะปาสกาล
   • D. 47.2 เมกะปาสกาล
   ดูเฉลย

   คำตอบ: ข้อ B — 11.8 เมกะปาสกาล

   แรงเฉือนต่อสลักเกลียวหนึ่งตัว เท่ากับโมเมนต์บิดหารด้วย (จำนวนสลักเกลียว คูณ รัศมีวงกลมสลักเกลียว) ได้ 1333.3 นิวตัน เมื่อหารด้วยพื้นที่หน้าตัดสลักเกลียวขนาด 12 มิลลิเมตร จะได้ความเค้นเฉือนประมาณ 11.8 เมกะปาสกาล ผู้ที่ตอบผิดมักใช้เส้นผ่านศูนย์กลางวงกลมสลักเกลียวแทนรัศมีในการคำนวณแรงต่อสลักเกลียว ทำให้ได้ค่าคลาดเคลื่อนสองเท่า

3. 3. ชิ้นส่วนเครื่องจักรกลรับความเค้นเฉลี่ย 60 เมกะปาสกาล และความเค้นสลับ 80 เมกะปาสกาล วัสดุมีความเค้นคราก 300 เมกะปาสกาล และขีดจำกัดความล้า 200 เมกะปาสกาล จงหาค่าความปลอดภัยตามเกณฑ์เส้นตรงของ Soderberg

   • A. 1.25
   • B. 1.50
   • C. 1.67
   • D. 2.00
   ดูเฉลย

   คำตอบ: ข้อ C — 1.67

   ตามเกณฑ์ Soderberg ส่วนกลับของค่าความปลอดภัยเท่ากับความเค้นเฉลี่ยหารด้วยความเค้นคราก บวกความเค้นสลับหารด้วยขีดจำกัดความล้า เท่ากับ 60 หาร 300 บวก 80 หาร 200 เท่ากับ 0.2 บวก 0.4 เท่ากับ 0.6 ดังนั้นค่าความปลอดภัยเท่ากับ 1 หาร 0.6 ประมาณ 1.67

4. 4. จากสถานะความเค้นระนาบเดียวกันที่มีความเค้นตั้งฉาก 90 เมกะปาสกาล (ในแกนตั้งฉากอีกแกนหนึ่งเป็นศูนย์) และความเค้นเฉือน 60 เมกะปาสกาล จงหาความเค้นสมมูลตามทฤษฎีพลังงานการบิดเบี้ยว (Distortion Energy Theory หรือ von Mises)

   • A. 112.5 เมกะปาสกาล
   • B. 125.0 เมกะปาสกาล
   • C. 137.5 เมกะปาสกาล
   • D. 150.0 เมกะปาสกาล
   ดูเฉลย

   คำตอบ: ข้อ C — 137.5 เมกะปาสกาล

   ตามทฤษฎีพลังงานการบิดเบี้ยว ความเค้นสมมูลเท่ากับรากที่สองของผลรวมกำลังสองของความเค้นตั้งฉากกับสามเท่าของกำลังสองความเค้นเฉือน คือรากที่สองของ 8100 บวก 10800 เท่ากับรากที่สองของ 18900 ซึ่งประมาณ 137.5 เมกะปาสกาล คำตอบ 150 มักเกิดจากการบวกความเค้นทั้งสองตรงๆ โดยไม่ใช้สูตรที่ถูกต้อง

5. 5. ชิ้นส่วนเครื่องจักรกลรับความเค้นเฉลี่ย (mean stress) 80 เมกะปาสกาล และความเค้นสลับ (alternating stress) 100 เมกะปาสกาล วัสดุมีขีดจำกัดความล้า (endurance limit) 200 เมกะปาสกาล และความเค้นดึงประลัย 500 เมกะปาสกาล จงหาค่าความปลอดภัยตามสมการเส้นกู๊ดแมน (Goodman Line)

   • A. 0.66
   • B. 1.00
   • C. 1.52
   • D. 2.50
   ดูเฉลย

   คำตอบ: ข้อ C — 1.52

   ตามสมการกู๊ดแมน หนึ่งหารด้วย n เท่ากับผลรวมของ σm หารด้วย Sut และ σa หารด้วย Se ได้เท่ากับ 0.16 บวก 0.50 เท่ากับ 0.66 ดังนั้น n ประมาณ 1.52 ผู้ที่ตอบผิดมักนำค่า 0.66 มาเป็นคำตอบโดยลืมกลับเศษส่วนเพื่อหาค่า n ที่แท้จริง

ชุดซ้อมที่มีหัวข้อ Machine Design

• กว. ภาคีวิศวกรเครื่องกล หมวดวิชาเฉพาะ — ชุดจำลองสอบเต็ม 100 ข้อ100 ข้อ
  ฿159

หัวข้ออื่นในแนวข้อสอบ กว.