แนวข้อสอบ กว. Mechanics of Machinery พร้อมเฉลย

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

ตัวอย่างข้อสอบ Mechanics of Machinery 5 ข้อ

1. 1. กลไกระนาบ (planar mechanism) ประกอบด้วยชิ้นส่วนทั้งหมด 6 ชิ้น เชื่อมต่อกันด้วยข้อต่อหมุน (revolute joint) เพียงอย่างเดียวจำนวน 7 ข้อต่อ จงหาระดับความอิสระ (degree of freedom) ของกลไกนี้โดยใช้สมการ Grübler

   • A. 1
   • B. 4
   • C. 3
   • D. 0
   ดูเฉลย

   คำตอบ: ข้อ A — 1

   ใช้สมการ Grübler สำหรับกลไกระนาบ DOF = 3(n-1) - 2j1 - j2 แทนค่า n=6, j1=7, j2=0 ได้ DOF = 3(5) - 14 = 1 ตัวเลือกที่ผิดส่วนใหญ่เกิดจากลืมลบ 1 จากจำนวนชิ้นส่วนทั้งหมดก่อนคูณด้วย 3

2. 2. กลไกห้าชิ้นส่วน (five-bar linkage) ต่อกันเป็นห่วงปิด (closed loop) ด้วยข้อต่อหมุน (revolute joint) จำนวน 5 ข้อต่อ ไม่มีคู่ต่อสูง (higher pair) จงหาระดับความอิสระ (degree of freedom) ของกลไกนี้ตามสมการเกรือเบลอร์ (Grubler equation)

   • A. 2
   • B. 0
   • C. 1
   • D. 3
   ดูเฉลย

   คำตอบ: ข้อ A — 2

   จากสมการ DOF เท่ากับ 3(n-1) ลบ 2j1 ลบ j2 แทนค่า n เท่ากับ 5, j1 เท่ากับ 5, j2 เท่ากับ 0 จะได้ DOF เท่ากับ 3(4) ลบ 2(5) เท่ากับ 2 หมายความว่ากลไกนี้ต้องการตัวขับเคลื่อนอิสระสองตัวจึงจะกำหนดตำแหน่งได้แน่นอน ผู้ที่ตอบ 1 มักเข้าใจผิดว่าห่วงปิดทุกแบบมีอิสระเพียงหนึ่งเหมือนกลไกสี่ชิ้นส่วน

3. 3. เฟืองขับ A มีจำนวนฟัน 15 ซี่ หมุนด้วยความเร็ว 900 รอบต่อนาที ขบกับเฟืองทด (idler gear) B มีจำนวนฟัน 30 ซี่ ซึ่งขบกับเฟืองตาม C มีจำนวนฟัน 45 ซี่ ทั้งสามเฟืองเป็นเฟืองตรงขบกันภายนอกทั้งหมด จงหาความเร็วรอบและทิศทางการหมุนของเฟือง C เทียบกับเฟือง A

   • A. 300 รอบต่อนาที หมุนทิศทางเดียวกับเฟือง A
   • B. 300 รอบต่อนาที หมุนทิศทางตรงข้ามกับเฟือง A
   • C. 450 รอบต่อนาที หมุนทิศทางเดียวกับเฟือง A
   • D. 600 รอบต่อนาที หมุนทิศทางตรงข้ามกับเฟือง A
   ดูเฉลย

   คำตอบ: ข้อ A — 300 รอบต่อนาที หมุนทิศทางเดียวกับเฟือง A

   อัตราทดขึ้นกับจำนวนฟันของเฟืองขับและเฟืองตามเท่านั้น เฟืองทด B ไม่มีผลต่อขนาดอัตราทด จึงได้ N ของ C เท่ากับ N ของ A คูณ T ของ A หาร T ของ C เท่ากับ 900 คูณ 15 หาร 45 เท่ากับ 300 รอบต่อนาที และเนื่องจากมีการขบกันภายนอกสองคู่ซึ่งเป็นจำนวนคู่ ทิศทางการกลับด้านจึงหักล้างกัน ทำให้เฟือง C หมุนทิศทางเดียวกับเฟือง A

4. 4. กลไกสี่ชิ้นส่วน (four-bar linkage) มีชิ้นส่วนตรึงกับพื้นยาว 90 มิลลิเมตร ข้อเหวี่ยงซึ่งเป็นชิ้นส่วนที่สั้นที่สุดยาว 40 มิลลิเมตร ชิ้นส่วนต่อ (coupler) ซึ่งยาวที่สุดยาว 110 มิลลิเมตร และชิ้นส่วนแกว่ง (rocker) ยาว 70 มิลลิเมตร กลไกนี้จัดเป็นชนิดใดตามกฎของ Grashof

   • A. กลไกข้อเหวี่ยง-แกว่ง (crank-rocker) เนื่องจากผลรวมชิ้นส่วนสั้นที่สุดกับยาวที่สุดน้อยกว่าผลรวมอีกสองชิ้นส่วน และชิ้นส่วนสั้นที่สุดอยู่ติดกับชิ้นส่วนตรึง
   • B. กลไกข้อเหวี่ยงคู่ (double-crank) เนื่องจากชิ้นส่วนที่สั้นที่สุดเป็นชิ้นส่วนตรึงกับพื้น
   • C. กลไกแกว่งคู่ (double-rocker) เนื่องจากผลรวมชิ้นส่วนสั้นที่สุดกับยาวที่สุดมากกว่าผลรวมอีกสองชิ้นส่วน
   • D. กลไกนี้ไม่เป็นไปตามกฎของ Grashof จึงไม่มีชิ้นส่วนใดหมุนได้ครบรอบ
   ดูเฉลย

   คำตอบ: ข้อ A — กลไกข้อเหวี่ยง-แกว่ง (crank-rocker) เนื่องจากผลรวมชิ้นส่วนสั้นที่สุดกับยาวที่สุดน้อยกว่าผลรวมอีกสองชิ้นส่วน และชิ้นส่วนสั้นที่สุดอยู่ติดกับชิ้นส่วนตรึง

   เนื่องจากผลรวมของชิ้นส่วนสั้นที่สุดกับยาวที่สุด (40 บวก 110 เท่ากับ 150) น้อยกว่าผลรวมของอีกสองชิ้นส่วน (90 บวก 70 เท่ากับ 160) กลไกนี้จึงเป็นไปตามเงื่อนไข Grashof และเมื่อชิ้นส่วนที่สั้นที่สุดอยู่ติดกับชิ้นส่วนตรึง (ไม่ใช่ตัวชิ้นส่วนตรึงเอง) กลไกจึงเป็นชนิดข้อเหวี่ยง-แกว่ง

5. 5. มวลหมุน m1 เท่ากับ 5 กิโลกรัม ติดตั้งอยู่ที่รัศมี r1 เท่ากับ 0.2 เมตร บนจานหมุน ต้องการสมดุลด้วยมวล mb ที่ติดตั้งในระนาบเดียวกันที่รัศมี rb เท่ากับ 0.1 เมตร ในทิศทางตรงข้ามกัน 180 องศา จงหาค่า mb

   • A. 10 กิโลกรัม
   • B. 2.5 กิโลกรัม
   • C. 1 กิโลกรัม
   • D. 5 กิโลกรัม
   ดูเฉลย

   คำตอบ: ข้อ A — 10 กิโลกรัม

   เงื่อนไขการสมดุลมวลหมุนในระนาบเดียวกันคือผลคูณของมวลกับรัศมีของมวลเดิมต้องเท่ากับของมวลถ่วง คือ m1 คูณ r1 เท่ากับ mb คูณ rb จึงได้ mb เท่ากับ 5 คูณ 0.2 หาร 0.1 เท่ากับ 10 กิโลกรัม

ชุดซ้อมที่มีหัวข้อ Mechanics of Machinery

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

หัวข้ออื่นในแนวข้อสอบ กว.