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RA-304
B.Tech. B.Tech. (Working Professional) III Semester
Examination, December, 2024
Examination, December, 2024
Grading System (GS)/Working Professional
Theory of Machine And Mechanism
Theory of Machine And Mechanism
Time: Three Hours
Maximum Marks: 70
Note: 1) Attempt any five questions.
1) किन्हीं पाँच प्रश्नों को हल कीजिए।
ii) All questions carry equal marks.
सभी प्रश्नों के अंक समान हैं।
iii) In case of any doubt or dispute the English version question should be treated as final.
किसी भी प्रकार के संदेह अथवा विवाद की स्थिति में अंग्रेजी भाषा के प्रश्न को अंतिम माना जावेगा।
1.
a) Explain the concept of degrees of freedom in kinematic chains. How does it affect the motion of mechanisms?
गतिज श्रृंखलाओं में स्वतंत्रता की डिग्री की अवधारणा की व्याख्या करें। यह तंत्र की गति को कैसे प्रभावित करता है?
b) A four-bar linkage consists of the following link lengths:
AB = 100 mm, BC = 250 mm, CD = 200 mm and DA = 300 mm. Link AB rotates counterclockwise at 30 rad/s. Using the instantaneous center method, calculate:
i) Angular velocities of BC and CD,
ii) The velocity of a point on BC located 100 mm from B.
AB = 100 mm, BC = 250 mm, CD = 200 mm and DA = 300 mm. Link AB rotates counterclockwise at 30 rad/s. Using the instantaneous center method, calculate:
i) Angular velocities of BC and CD,
ii) The velocity of a point on BC located 100 mm from B.
2.
a) Why are inversions of mechanisms important? Explain with the help of a four-bar linkage example.
तंत्रों का व्युत्क्रमण क्यों महत्वपूर्ण है? चार-बार लिंकेज उदाहरण की मदद से समझाइए।
b) A mechanism has 10 links and 15 pairs, including one higher pair. Determine:
i) The degree of freedom in using Kutzbach's criterion.
ii) The possible motion characteristics of the mechanism.
i) The degree of freedom in using Kutzbach's criterion.
ii) The possible motion characteristics of the mechanism.
एक तंत्र में 10 लिंक और 15 जोड़े हैं, जिसमें एक उच्चतर जोड़ा भी शामिल है। निर्धारित करें:
i) कुट्ज़बैक के मानदंड का उपयोग करके स्वतंत्रता की डिग्री।
ii) तंत्र की संभावित गति विशेषताएँ।
i) कुट्ज़बैक के मानदंड का उपयोग करके स्वतंत्रता की डिग्री।
ii) तंत्र की संभावित गति विशेषताएँ।
3.
a) Compare and contrast the graphical and analytical methods for determining displacement, velocity, and acceleration in mechanisms.
तंत्र में विस्थापन, वेग और त्वरण का निर्धारण करने के लिए ग्राफिकल और विश्लेषणात्मक तरीकों की तुलना और अंतर करें।
b) For a four-bar linkage with link lengths L₁ = 50 mm, L₂ = 120 mm, L₃ = 140 mm, and L₄ = 160 mm:
i) Determine if the linkage satisfies the Grashof condition.
ii) Calculate the maximum and minimum angular displacement of the coupler link.
i) Determine if the linkage satisfies the Grashof condition.
ii) Calculate the maximum and minimum angular displacement of the coupler link.
4.
a) What are the constraints in designing a cam profile for a high-speed follower motion?
हाई-स्पीड फॉलोअर मोशन के लिए कैम प्रोफाइल डिज़ाइन करने में क्या बाधाएँ हैं?
b) The following particulars relate to a symmetrical circular cam operating a flat faced follower.
Least radius = 25 mm, nose radius = 8 mm, lift of valve = 10 mm, angle of action of cam = 120°, cam shaft speed = 1000 rpm. Determine the flank radius and maximum velocity, acceleration and retardation of the follower. If the mass of the follower and valve with which it is in contact is 4 kg, find the minimum force to be exerted by the spring to overcome inertia of the valve parts.
Least radius = 25 mm, nose radius = 8 mm, lift of valve = 10 mm, angle of action of cam = 120°, cam shaft speed = 1000 rpm. Determine the flank radius and maximum velocity, acceleration and retardation of the follower. If the mass of the follower and valve with which it is in contact is 4 kg, find the minimum force to be exerted by the spring to overcome inertia of the valve parts.
निम्नलिखित विवरण एक फ़्लैट फेस फॉलोवर को संचालित करने वाले सममित गोलाकार कैम से संबंधित हैं। न्यूनतम त्रिज्या = 25 मिमी, नाक की त्रिज्या = 8 मिमी, लिफ्ट = 10 मिमी, कैम की कार्रवाई का कोण = 120°, कैम शाफ्ट की गति = 1000 rpm फ्लैंक त्रिज्या और फ्लैट फेस फॉलोवर का अधिकतम वेग, त्वरण और मंदता निर्धारित करें। यदि फॉलोवर और वाल्व का द्रव्यमान जिसके साथ यह संपर्क में है, 4 किलोग्राम है, तो वाल्व भागों की जड़ता को दूर करने के लिए स्प्रिंग द्वारा लगाया जाने वाला न्यूनतम बल ज्ञात करें।
5.
a) Explain the concept of friction axis in power screws. How does it affect the efficiency of screw mechanisms?
पावर स्क्रू में घर्षण अक्ष की अवधारणा की व्याख्या करें। यह स्क्रू तंत्र की दक्षता को कैसे प्रभावित करता है?
b) A flat belt transmits 20 kW at 1440 rpm. The pulley diameters are 500 mm and 1 m, and the center distance is 3 m. If the coefficient of friction is 0.25
Calculate:
i) The tension in the tight and slack sides of the belt.
ii) The maximum stress in the belt material.
Calculate:
i) The tension in the tight and slack sides of the belt.
ii) The maximum stress in the belt material.
एक फ्लैट बेल्ट 1440 rpm पर 20 किलोवाट संचारित करता है। पुली व्यास 500 मिमी. और 1 मीटर है और केंद्र दूरी 3 मीटर है। यदि घर्षण का गुणांक 0.25 है, तो गणना करें:
i) बेल्ट के तंग और ढीले पक्षों में तनाव
ii) बेल्ट सामग्री में अधिकतम तनाव
i) बेल्ट के तंग और ढीले पक्षों में तनाव
ii) बेल्ट सामग्री में अधिकतम तनाव
6.
a) Discuss the law of gearing and its significance in ensuring smooth power transmission.
नियम और सुचारु शक्ति संचरण सुनिश्चित करने में इसके महत्व पर चर्चा करें।
b) Design a compound gear train for a speed reduction ratio of 100:1. The input speed is 3000 rpm, and the power transmitted is 20 kW. Assume each gear pair has a speed reduction of 5:1. The gears have a module of 3 mm and face width 40 mm.
Tasks:
i) Determine the number of teeth for all gears.
ii) Verify the torque capacity of the gear teeth under the transmitted power.
Tasks:
i) Determine the number of teeth for all gears.
ii) Verify the torque capacity of the gear teeth under the transmitted power.
7.
a) Explain the difference between epicyclic and compound gear trains. Where are these types of gear trains commonly used?
एपिकाइक्लिक और कंपाउंड गियर ट्रेनों के बीच अंतर स्पष्ट करें। इस प्रकार की गियर ट्रेनों का आमतौर पर कहाँ उपयोग किया जाता है?
b) An epicyclic gear train has a sun gear with 20 teeth, a planet gear with 30 teeth, and a ring gear with 70 teeth. The sun gear is fixed, and the ring gear rotates at 300 rpm clockwise.
Tasks:
i) Calculate the speed and direction of the planet carrier.
ii) If a torque of 500 Nm is applied to the ring gear, determine the torque transmitted to the planet carrier.
Tasks:
i) Calculate the speed and direction of the planet carrier.
ii) If a torque of 500 Nm is applied to the ring gear, determine the torque transmitted to the planet carrier.
एक एपिसाइक्लिक गियर ट्रेन में 20 दांतों वाला सन गियर, 30 दांतों वाला प्लैनेट गियर और 70 दांतों वाला रिंग गियर होता है। सन गियर स्थिर होता है और रिंग गियर 300 rpm पर दक्षिणावर्त घूमता है।
कार्य:
i) प्लैनेट कैरियर की गति और दिशा की गणना करें।
ii) यदि रिंग गियर पर 500 Nm का टॉर्क लगाया जाता है, तो प्लैनेट कैरियर को प्रेषित टॉर्क का निर्धारण करें।
कार्य:
i) प्लैनेट कैरियर की गति और दिशा की गणना करें।
ii) यदि रिंग गियर पर 500 Nm का टॉर्क लगाया जाता है, तो प्लैनेट कैरियर को प्रेषित टॉर्क का निर्धारण करें।
8.
a) A shaft transmitting 50 kW at 200 rpm is supported by two collars. If the coefficient of friction is 0.05 and the diameter of the collar is 300 mm, calculate the friction torque.
200 rpm पर 50 किलोवाट संचारित करने वाला एक शाफ्ट दो कॉलर द्वारा समर्थित है। यदि घर्षण गुणांक 0.05 है और कॉलर का व्यास 300 मिमी है, तो घर्षण टॉर्क की गणना करें।
b) A mechanism has 8 links and 12 pairs. Determine the degree of freedom using Kutzbach's criterion.
एक तंत्र में 8 लिंक और 12 जोड़े हैं। कुट्ज़बैक के मानदंड का उपयोग करके स्वतंत्रता की डिग्री निर्धारित करें।
c) A four-bar linkage is designed with link lengths as follows:
Shortest link: 80 mm,
Second shortest link: 160 mm,
Third shortest link: 200 mm,
Longest link: 240 mm.
Tasks:
i) Check if the linkage satisfies the Grashof's condition.
ii) Identify which link (if any) can rotate continuously.
Shortest link: 80 mm,
Second shortest link: 160 mm,
Third shortest link: 200 mm,
Longest link: 240 mm.
Tasks:
i) Check if the linkage satisfies the Grashof's condition.
ii) Identify which link (if any) can rotate continuously.
एक चार-बार लिंकेज को लिंक लंबाई के साथ निम्नानुसार डिज़ाइन किया गया है:
सबसे छोटा लिंक : 80 मिमी,
दूसरा सबसे छोटा लिंक : 160 मिमी,
तीसरा सबसे छोटा लिंक : 200 मिमी,
सबसे लंबा लिंक : 240 मिमी।
कार्य:
i) जाँच करें कि क्या लिंकेज ग्राशॉफ की स्थिति को संतुष्ट करता है।
ii) पहचानें कि कौन-सा लिंक (यदि कोई हो) लगातार घूम सकता है।
सबसे छोटा लिंक : 80 मिमी,
दूसरा सबसे छोटा लिंक : 160 मिमी,
तीसरा सबसे छोटा लिंक : 200 मिमी,
सबसे लंबा लिंक : 240 मिमी।
कार्य:
i) जाँच करें कि क्या लिंकेज ग्राशॉफ की स्थिति को संतुष्ट करता है।
ii) पहचानें कि कौन-सा लिंक (यदि कोई हो) लगातार घूम सकता है।
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