## GUJARAT TECHNOLOGICAL UNIVERSITY DIPLOMA IN ENGINEERING - SEMESTER 4 - EXAMINATION - SUMMER 2026 cotter thickness | Subject Code: DI04000251 | Subject Code: DI04000251 | Subject Code: DI04000251 | Date: 19/05/2026 | |-----------------------------------------------------------------------------------------|-----------------------------------------------------------------------------------------|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|--------------------| | Subject Name: Design of Machine Elements | Subject Name: Design of Machine Elements | Subject Name: Design of Machine Elements | | | Time: 10:30 AM TO 01:00 PM | Time: 10:30 AM TO 01:00 PM | Time: 10:30 AM TO 01:00 PM | Total Marks: 70 | | Instructions : | Instructions : | Instructions : | | | 1. Attempt all questions. | 1. Attempt all questions. | 1. Attempt all questions. | | | 2. Make Suitable assumptions wherever necessary | 2. Make Suitable assumptions wherever necessary | 2. Make Suitable assumptions wherever necessary | | | 3. Figures to the right indicate full marks. | 3. Figures to the right indicate full marks. | 3. Figures to the right indicate full marks. | | | 4. Use of simple calculators and non-programmable scientific calculators are permitted. | 4. Use of simple calculators and non-programmable scientific calculators are permitted. | 4. Use of simple calculators and non-programmable scientific calculators are permitted. | | | 5. English version is authentic. | 5. English version is authentic. | 5. English version is authentic. | | | Q.1 | (a) | Explain the applications of Preferred Numbers. | 03 | | GLYPH GLYPH ૧ | ( અ ) | િGLYPH ફડGLYPH નંબસGLYPHન ા ઉ પ ય ોગ ો વણGLYPHવ ો. | ૦૩ | | | (b) | Determine the standard sizes of 6 round bars having smallest diameter of 20 mm and largest diameter of 64 mm. | 04 | | | ( બ ) | ૨૦ મી.મી. નાનો GLYPHયાસ અને ૬૪ મી.મી. મોટો GLYPHયાસ ધરાવતા ગોળ સ"ળયાની ૬ #ટા$ડડGLYPH સ ા ઇ ઝ શ ોધો. | ૦૪ | | | (c) | Define Factor of safety and explain factors affecting it. | 07 | | | ( ક ) | ફ()ટર ઓફ સે+ટ,ની GLYPHયા-યા આપો અને તેને અસર કરતાં પર,બળો સમ0વો. | ૦૭ | | | | અથવા | | | | | OR | | | | (c) | Define machine design. Explain factors affecting the design of machine element. | 07 | | | ( ક ) | મશીન ડ,ઝાઇનની GLYPHયા-યા આપો. મશીન એ"લમે$ટની ડ,ઝાઇનને અસર કરતા | ૦૭ | | | | પ3રબળો વણGLYPHવો. | | | Q.2 GLYPH GLYPH | (a) | List applications of knuckle Joint. | 03 | | ૨ | ( અ ) | નકલ જો5ટ ના ઉપયોગો જણાવો. | ૦૩ | | | (b) | Explain the failures in Rivet Joint. | 04 | | | ( બ ) | 3રવેટ જો5ટ ના ફ(ઇ6યોર સમ0વો. | ૦૪ | | | (c) | Two rods are to be joined axially with cotter joint to take 20 kN axial load. If Permissible stresses for rod material are σ t = 70 MPa, τ = 40MPa and σ cr = 150MPa, | 07 | | | | Determine the following dimensions: (i) diameter of rod (ii) diameter of spigot (iii) | | | | ( ક ) | 20 kN અ";ય ભાર સહન કરતા બે રોડ ને કોટર જો>ટ થી જોડવા છે. જો રોડ મ3ટ3રયલ માટ( સલામત #A(સ σ t = 70MPa, τ = 40MPa અને σ cr = 150 MPa હોય, તો કોટર જો>ટ ની 3ડઝાઇન કરતી વખતે નીચેના માપ શોધો: (i) રોડ નો GLYPHયાસ (ii) T#પગોટ નો GLYPHયાસ (iii) કોટર ની 0ડાઈ અથવા OR | |-------------------------------------------------------------------------------------------|-----------|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------| | Q.2 GLYPH GLYPH ૨ | (a) ( અ ) | List the applications of Cotter joint. કોટર જો5ટના ઉપયોગ લખો. | | | (b) | Draw the neat sketch of double cover, double riveted butt joint with zigzag pattern. (two view) | | | ( બ ) | ઝીગઝેગ GLYPH કારની GLYPH યવ#થા Vુજબ ડબલ કવર ડબલ 3રવેટ(ડ બટ જોઇ$ટની #વXછ આYૃિત દોરો. (બે દ(ખાવો) | | | (c) | 12 mm thick plates are to be joined by double riveted double cover butt joint using 20 mm diameter rivet. If the ultimate stresses in tension, shearing and crushing are 400 N/mm 2 , 320 N/mm 2 and 640 N/mm 2 respectively. Determine the pitch of the joint. What will be the efficiency of the joint? Take factor of safety 4. | | | ( ક ) | 20 મીમી GLYPHય ાસના 3રવેટનો ઉપયોગ કર,ને 12 મીમી 0ડાઈની \લેટને ડબલ ર,વેટ(ડ ડબલ કવર બટ જોઈ$ટથી જોડવામાં આવેલ છે. જો મટ,ર,યલની અ6ટ,મેટ #A(સ ટ($સાઈલ, િશયર અને ]િશ^ગમાં અ_ુ]મે 400 N/mm 2 , 320 N/mm 2 અને 640 N/mm 2 હોય તો જોઈ$ટ ની પીચ અને તેની એફ,સીય$સી શોધો. ફ()ટર ઓફ સેફટ, 4 લો. | | Q.3 GLYPH GLYPH ૩ | (a) ( અ ) | State the application of leaf spring and materials of leaf spring used for automobiles. લીફ T#GLYPH dગ ન ા ઉપયોગ તેમ જ ઓટોમોબાઈલ માટ( વપરાતી લીફ T#GLYPHdગના મટ,ર,યલ જણાવો. | | | (b) | A spindle of drilling machine is subjected to a maximum load of 22 kN during operation. Determine the diameter of solid column. If the safe tensile stress for column material is 65 Mpa. The eccentric distance is 340 mm. | | | ( બ ) | e,લfગ મશીનના #પી$ડલ પર ઓપર(શન દરgયાન 22 kN નો મહhમ લોડ આવે છે. મશીનના સોલીડ કોલમનો GLYPHયાસ શોધો. કોલમ મટ,ર,યલ માટ( સલામત ટiસાઈલ #A(સ 65 Mpa છે. એસેનA,ક kતર 340 મી.મી. છે. | | | (c) | Design a bell crank lever to lift a load of 2.2 KN acting at the end of 110 mm long arm. The effort is applied at the end of 150 mm long arm. Allowable shear stress and bearing pressure for pin are 60 MPa and 10 MPa respectively and Allowable tensile stress for lever is 70 MPa. For rectangular cross section h = 2b and L/D = 1.25 for pin. | ૦૭ 03 ૦૩ 04 ૦૪ 07 ૦૭ 03 ૦૩ 04 ૦૪ 07 | | ( ક ) | એક બેલ ]($ક લીવરના 110 mm લાંબા આમGLYPHના છેડ( 2.2 KN નો ભાર mચકવા માટ( લીવરની ડ,ઝાઈન કરો. એફટGLYPH લીવરના 150 mm લાંબા આમGLYPHના છેડ( લગાવવામાં આવે છે. પીન માટ( મા$ય શીયર #A(સ અને બે3ર^ગ GLYPHેસર અ_ ુ]મે 60 MPa અને 10 MPa છે અને લીવર માટ( મા$ય ટ($સાઈલ #A(સ 70 MPa છે. લીવરના આડછેદ માટ( h | ૦૭ | |---------------------------------------------------------------------------------------|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------| | | | = 2b અને પીન માટ( L/D = 1.25 લો. | | | | અથવા | અથવા | અથવા | | | OR | OR | OR | | Q.3 | (a) | State the types of lever and applications of each type of lever. | 03 | | GLYPH GLYPH ૩ | ( અ ) | "લવરના GLYPH કરો જણાવો અને દર(ક GLYPHકાર ના "લવરના ઉપયોગો જણાવો. | ૦૩ | | | (b) | State the modulus of section with neat sketch for the following cross sections. (a) Rectangular Cross Section (b) Circular Cross Section (c) Hollow Circular Cross Section d) Elliptical Cross Section | 04 | | | ( બ ) | નીચેના આડછેદ માટ(ના મોડrુલસ ઓફ સે)શન આYૃિત સાથે જણાવો. | ૦૪ | | | | (અ) લંબચોરસ ]ોસ સે)શન (બ) સરsુલર ]ોસ સે)શન (ક) હોલો સરsુલર ]ોસ | | | | | સે)શન (ડ) ઇલી\ટ,કલ ]ોસ સે)શન | | | | (c) | Determine bending stress induced in a semi elliptical leaf spring from following data. (i) Central Load = 5 KN (ii)Effective span = 900 mm (iii) Width of leaves = 50 mm (iv) Thickness of leaves = 5 mm (v) Total Numbers of leaves = 10 (including 2 extra full length leaves) | 07 | | | ( ક ) | Also find deflection of spring if E = 2 X 10^5 MPa | | | | | (3) લીGLYPHઝ ન ી પ હોળાઇ = 50 એમ.એમ. | | | | | (4) લીGLYPHઝ ન ી 0 ડાઇ = 5 એમ.એમ. | | | | (5) લીGLYPHઝ ન ી સ ં -યા = 10 (આમા બે વધારાની xલ લvથની લીGLYPHઝ નો સમાવેશ થાય છે.) જો E = 2 X 10^5MPa હોય તો T#GLYPHdગ ડ,ફલે)શન શોધો. | (5) લીGLYPHઝ ન ી સ ં -યા = 10 (આમા બે વધારાની xલ લvથની લીGLYPHઝ નો સમાવેશ થાય છે.) જો E = 2 X 10^5MPa હોય તો T#GLYPHdગ ડ,ફલે)શન શોધો. | (5) લીGLYPHઝ ન ી સ ં -યા = 10 (આમા બે વધારાની xલ લvથની લીGLYPHઝ નો સમાવેશ થાય છે.) જો E = 2 X 10^5MPa હોય તો T#GLYPHdગ ડ,ફલે)શન શોધો. | | Q.4 | (a) | Explain the design procedure of key. | 03 | | GLYPH GLYPH ૪ | ( અ ) | ક, ની ડ,ઝાઈનની ર,ત સમ0વો. | ૦૩ | | | | State requirement of good couplings. | 04 | | | (b) | | | | | ( બ ) | સારા કપલfગની જ|ુર,યાતો દશાGLYPHવો. | ૦૪ | | | (c) | A closed coiled helical spring is to be designed for loads ranging from 2kN to 3kN. The axial compression of spring for load range is 40 mm, mean diameter of coil is 32 mm and spring index is 8. Calculate: (i) diameter of spring wire (ii) no. of active coils and (iii) spring stiffness. Take G=0.8 X 10^5 MPa | 07 | Q.4 GLYPH<c=1,font=/QKBAAA+BalooBhai2Regular> GLYPH<c=2,font=/QKBAAA+BalooBhai2Regular> Q.5 GLYPH<c=1,font=/QKBAAA+BalooBhai2Regular> GLYPH<c=2,font=/QKBAAA+BalooBhai2Regular> ૪ ૫ - ( ક ) એક )લોઝ કોઈલ હ(લીકલ T#GLYPH<c=2,font=/QECAAA+ShrutiRegular>dગ ની 2kN થી 3kN લોડ ર($જ માટ( 3ડઝાઈન કરવાની છે. ઉપરો)ત લોડ ર($જ માટ( T#GLYPH<c=2,font=/QECAAA+ShrutiRegular>dગ \_ુ અ;ીય કgGLYPH<c=2,font=/QECAAA+ShrutiRegular>ેસન 40 mm, કોઇલનો સર(રાશ GLYPH<c=24,font=/QECAAA+ShrutiRegular> યાસ 32 mm તેમજ T#GLYPH<c=2,font=/QECAAA+ShrutiRegular>dગ 5ડ(; ૮ છે. તો નીચેની િવગતો શોધો. (i) T#GLYPH<c=2,font=/QECAAA+ShrutiRegular>dગ વાયરનો GLYPH<c=24,font=/QECAAA+ShrutiRegular> યાસ (ii) એકટ,વ કોઇલ ની સં-યા અને (iii) T#GLYPH<c=2,font=/QECAAA+ShrutiRegular>dગ ની ~#ટફનેસ. G = 0.8 X 10^5 MPa લો. ## અથવા OR (a) ( અ (b) Differentiate between shaft, axle and spindle. શા+ટ, એકસેલ અને #પી$ડલની વXચે નો તફાવત આપો. A hollow shaft having 240 mm internal and 320 mm external diameter rotates at 120 rpm and transmit 3000 hp power. Determine the stress induced in the shaft - ( બ ) એક હોલો શા+ટ ક( ના ‚તર,ક અને બાƒ GLYPH<c=24,font=/QECAAA+ShrutiRegular>યાસ અ\_ ુ]મે ૨૪૦ mm અને ૩૨૦ mm છે તે ૧૨૦ rpm થી ફર( છે અને 3000 hp પાવર Aા$સમીટ કર( છે તો શા+ટ માં ઉદભવતો #A(સ શોધો. - (c) A simple flange coupling has to transmit 50 KW at 250 RPM. Assume torque to be 20 % more than the full load. Calculate (a) Shaft diameter (b) key dimensions and (c) number & size of Bolts. The stresses are as under, For Shaft and key σ = 100 N/mm 2 , τ = 50 N/mm 2 , For Bolt τ\_b = 40 N/mm 2 . - ( ક ) એક સાદ, +લvજ કપલfગ 250 rpm પર 50 KW પાવર Aા$સમીટ કર( છે. ટોકGLYPH<c=5,font=/QECAAA+ShrutiRegular> xલ લોડ કરતા 20% ટલો વધાર( ધાર, (1) શા+ટ ડાયા મીટર (2) ક, ના માપ અને (3) બો6ટ ની સં-યા અને સાઇઝ શોધો. #A(સની 3કમતો, શા+ટ અને ક, માટ( σ = 100 N/mm 2 , τ = 50 N/mm 2 તથા બો6ટ માટ( τ \_b = 40 N/mm 2 . (a) List advantage of antifriction bearing. ( અ ) ‰ટ,3Š)શન બેરfગ ના ફાયદા જણાવો. - (b) A deep groove ball bearing is subjected to radial load of 12KN and thrust load of 6 KN. The inner ring of the bearing rotates at 1200 rpm. For the average life of 4500 hours determine the basic dynamic capacity of the bearing. Take X=0.56, Y=1.2, K=3, V=1 and S=1.2. - ( બ ) ડ,પ ‹ુવ બોલ બે3ર^ગ 12KN ના ર(3ડયલ લોડ અને 6 KN ના Œ#ટ લોડને સહન કર( છે. બે3ર^ગની kદરની રfગ 1200 rpm પર ફર( છે. 4500 કલાકના સર(રાશ લાઇફ માટ( બે3ર^ગની બે"ઝક ડાયનેિમક ;મતા ન, કરો. X=0.56, Y=1.2, K=3, V=1 અને S=1.2. (c) State the Lami's Theory. Determine thickness and outer diameter of hydraulic cylinder press whose internal diameter is 300mm. The maximum water pressure is 20MPa and allowable hoop stress for C.I cylinder is 40MPa. Use Lami's equation. ) ૦૭ 03 ૦૩ 04 ૦૪ 07 ૦૭ 03 ૦૩ 04 ૦૪ 07 - ( ક ) લામી ની થીયર, આપો. એક હાઇeૌલીક GLYPH<c=2,font=/QECAAA+ShrutiRegular>ેસના િસ"લ$ડરની kદરનો GLYPH<c=24,font=/QECAAA+ShrutiRegular>યાસ 300mm છે. તેમાં 20MPa ટ’ ું પાણી\_ું મહhમ દબાણ છે. C.I માટ( મા$ય •ૂપ #A(સ 40MPa હોય તો લામીના — ૂ˜ની મદદથી િસ"લ$ડરની 0ડાઈ તેમ જ બાહય GLYPH<c=24,font=/QECAAA+ShrutiRegular>યાસ શોધો. ## અથવા OR - Q.5 (a) - GLYPH<c=1,font=/QKBAAA+BalooBhai2Regular> GLYPH<c=2,font=/QKBAAA+BalooBhai2Regular> ૫ Sketch an antifriction bearing and label its different elements. ( અ ) એક એ$ટ,Š,)શન બેરfગની આYૃિત દોર, અને તેના ™ુદા ™ુદા ભાગોના નામ દશાGLYPH<c=5,font=/QECAAA+ShrutiRegular>વો. (b) Determine the basic dynamic capacity of the following bearing for the average life of 5000 hours: A deep groove ball bearing is subjected to radial load of 10 KN and thrust load of 4 KN. The inner ring of the bearing rotates at 1000 rpm. Take X = 0.56, Y = 1.2, K = 3, V = 1 and S = 1.2. - ( બ ) નીચે આપેલ બેરfગ માટ( બેઝીક ડાયનેિમક ક(પેસીટ, શોધો ની સર(રાશ લાઈફ 5000 કલાક છે: એક ડ,પ‹ ૂવ બોલ બેરfગ ઉપર ર(ડ,યલ લોડ 10 KN તથા Œ#ટ લોડ 4 KN લાગે છે તથા તેની ઇનર રfગ 1000 rpm થી ફર( છે. X = 0.56, Y = 1.2, K = 3, V = 1 અને S = 1.2 લો. - (c) Classify the pressure vessel based on bore and thickness of the wall Classify the pressure vessel based on bore and thickness of the Classify the pressure vessel based on bore and thickness of the wall. A cylinder with 160 mm inside diameter and 15 mm plate thickness is subjected to internal pressure of 8 N/mm^2. Determine: (i) Hoop stress (ii) Longitudinal stress (iii) Maximum shear stress in the cylinder. - ( ક ) GLYPH<c=2,font=/QECAAA+ShrutiRegular>ેસર વેસલ \_ું બોર અને 0ડાઈ ના આધાર( વગšકરણ કરો. 160 mm kદરનો GLYPH<c=24,font=/QECAAA+ShrutiRegular>યાસ અને 15 mm \લેટની 0ડાઈ ધરાવતો િસ"લ$ડર 8 N/mm^2 ના ‚ત3રક દબાણને આિધન છે. (i) •ૂપ તણાવ (ii) લો$›ટœુડ,નલ તણાવ (iii) િસ"લ$ડરમાં મહhમ શીયર #A(સ શોધો. ***** 03 ૦૩ 04 ૦૪ 07 ૦૭