德国VDI2230螺栓计算终极武器，这次终于懂了 附VDI2230-1下载

导读：提到螺栓计算，大家首先想到借助于有限元工具进行。但是我认为螺栓计算不能用有限元进行，不但不完整、不精确，而且是根本无法进行。原因如下：我们对螺栓的计算归纳起来就是五大安全系数和预紧力或与预紧矩。如采用有限元法，五大安全系数有限元最多只能计算出其中三个安全系数，至于被夹紧件抗滑移的安全系数和螺纹牙抗纵向剪切的安全系数有限元是无法计算的。原因是在用有限元法计算螺栓应力的时候，都是将螺栓简化成光杆，而光杆是没有螺纹牙的，因此就无法计算螺栓的螺纹牙抗剪的安全系数。

一 、齿轮箱螺栓采用有限元计算结果

抗滑移的安全系数同样无法用有限元法求取。 我们说螺栓为什么需要五大安全系数呢？是否可以忽略掉几个安全系数？

答案是五大安全系数缺一不可，因为螺栓及其被夹紧件会有五种失效形式。不经过计算是无法预测螺栓会按照哪种形式失效。因此五大安全系数必须要全面计算、校核。更重要的是，螺栓安全系数的高低，不仅仅取决于螺栓规格、强度等级、也不仅仅取决于被夹紧件的设计和尺寸，还取决于螺栓的利用，即螺栓的预紧。因此，螺栓的预紧力或预紧力矩尤其重要。而在有限元计算中，预紧力是必须需要我们输入的。这就造成了待求取的结果需要作为已知量进行输入的悖论，因此，利用有限元软件是无论如何无法进行完整的螺栓计算的。

具体来说有限元计算螺栓的不适用性如下：

• 无法求取需要的预紧力或预紧力矩；

• 安全系数计算不完整； 

• 由于以光杆代替螺杆，计算不精确； 

• 成本高，结果一致性不高；

• 逻辑性不强； 

• 无法指导被加紧件的设计；

• 并且只能获得应力，无法对应力结果进行评价。因此适用于被夹紧件结构比较复杂情况下的个别计算步计算。

二、齿轮箱螺栓采用工业软件计算结果

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除了有限元方法，还有一些工业软件能够部分对简单结构和简单工况下的 螺栓连接进行计算。 所有适用于计算螺栓的工业软件都是基于德国工程师协会的螺栓设计计算学科VDI2230开发的。

但是现有的工业软件依然无法取代工程师的分析和理论计算。工业软件只能对及其简单的结构和非常简单的工况下螺栓连接进行计算。例如：采用现有的工业软件计算，螺栓的规格和等级是需要输入的。但是这些信息正是我们所需要求取的，是未知量。因此，工业软件无法直接求取螺栓规格和等级等信息。采用工业软件计算，载荷引入点系数n也是需要输入的。同样，n值是未知量，需要我们求取的。

采用工业软件，被夹紧件的几何参数，如DA和DA‘很多情况下是不同的数值，这个是根据不同的结构，根据经验来取值。而工业软件无法区分各种不同的结构。 

三、齿轮箱螺栓采用VDI2230理论计算结果

如下图为高铁鼓形齿联轴器法兰联接螺栓。

经过计算，得到结果如下：

或者说是螺纹牙抗剪切的 安全系数为1.25

拧紧力矩需要65 Nm.

可见，采用VDI2230计算，逻辑清晰，结果完整，可靠性高。 

四、三种计算结果的差异汇总

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VDI2230计算：成本低，结果一致性高。逻辑性强，可以实验所有安全系数和预紧力矩的全部计算。适用于范围广，可以适用于复杂结构或复杂工况。既能通过计算获得的应力，也能对应力结果进行评价。

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