德国大学机械设计课程螺栓计算案例之一
已知：如下图所示的结构件用螺栓进行联结，其中螺栓为M10规格，8.8级强度的普通内六角粗牙螺栓。螺栓头规格满足标准ISO 4014-4018，螺栓长度为45mm，螺栓和被夹紧件都是相同材料，合金钢。由于嵌入作用，预紧力损失0.847 kN，上部被夹紧件的螺栓孔为直径Ф11的通孔，上、下两个被夹紧件之间的最小夹紧力要求为2 kN，已知外载荷为12 kN，在外载荷作用下，两个被夹紧件之间预紧力会减小FBA=11.06 kN，螺栓头的摩擦系数为0.1， 螺纹副的摩擦系数为0.16。
任务：需要计算使用正常校准过的数显力矩扳手预紧时需要施加预紧力矩是多少？
求解过程：
1、首先查螺栓参数
查询到螺栓的螺距P=1.5，螺栓头直径14.6。
2、首先计算需要的预紧力
FMmax = aA X (FK+FBA+FZ) = 1.6 X (2+11.06+0.847) = 22.25 kN
3、计算需要的预紧力矩
MAmax= FMmaX (0.16XP + 0.58 X0.1Xd2 + 0.16XDm/2)
= 22.05 X (0.16X1.5 + 0.58 X0.1X9.03 + 0.16X6.4)
= 39.78 Nm
圆整为40 Nm。
因为此时螺栓的最大预紧极值为55Nm，而我们施加40 Nm是可以实现的，因此，最终施加预紧力矩数值为40 Nm。
通过比较德国大学机械设计课程的案例与我国大学机械设计课程中螺栓计算的教学案例相比，前者更有逻辑性，虽然FBA的数值计算过程没有详细给出，但是不妨碍学生理解、掌握螺栓设计计算的整体思路，值得学习。
再将此德国大学机械设计课程的案例与德国工程师协会的VDI2230内容作对比，不难发现，德国大学教材在整体的知识结构上侧重于让读者轻松理解，但是在细节上没有德国工程师协会的VDI2230内容更详实。我认为前者可以作为入门教材快速理解螺栓计算背后的逻辑，而VDI2230可以作为工程师实际工作时使用的知识。
