SYZ 工程初步设计工具 · 基于参考的估算

螺栓双剪承载力计算器

估算双剪切下螺栓的剪切破坏载荷 — 标准叉头配置,即螺栓穿过两个支架耳之间的杆端关节轴承孔。

⚠

仅为初步设计辅助。本计算器使用简化的工程模型进行早期尺寸估算,不能替代完整的机械设计验证、制造商图纸审核或测试。对于安全关键零件的最终设计签核,请将您的计算发送给 SYZ 工程部审核。

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FASTENER SHEAR STRENGTH · ASME B18.2.1 DIMENSIONS

螺栓双剪承载力

估算双剪切下螺栓的剪切破坏载荷 — 标准叉头配置,即螺栓穿过两个支架耳之间的杆端关节轴承孔。


[英寸]

假设无螺纹的光杆跨越两个剪切面 — 良好的叉头设计应使螺纹远离剪切面。


τ ≈ 0.6 × UTS


[lbf]


SYZ 指南

估算双剪承载力
35,343 lbf
单剪承载力(一个剪切面):17,671 lbf
✔ Sf = 2.01 : 1 — 按 SYZ 指南裕度足够(Sf ≥ 2.0)。

工程模型(近似,非认证的剪切额定值)

标准参考 螺栓公称直径遵循 ASME B18.2.1。剪切强度 ≈ 0.6 × 极限抗拉强度是广泛使用的工程近似,并非有规范的单一数值 — 如需认证的剪切强度,请查阅 ASTM F606 紧固件测试数据或制造商公布的剪切额定值。
计算方法 A = π/4·D² · 双剪 = 2 × A × τ · Sf = 承载力 / (P × Kd)

假设与局限
  • 假设螺栓光杆(而非螺纹)跨越两个剪切面 — 请确认您的夹持长度使螺纹远离接头。
  • τ≈0.6×UTS 是常见近似,并非保证值 — 实际剪切强度因制造工艺和材料批次而异。
  • 未检查螺栓孔周围支架或杆端关节轴承材料的挤压/撕裂失效 — 这是另一种失效模式,可能先于螺栓自身剪断而起控制作用。
  • 未模拟疲劳、预紧力或夹紧摩擦对接头承载力的贡献。

静态参考数据

参考:按螺栓尺寸和等级的双剪承载力

由上方所用精确公式预先计算的值 — 无需重新输入即可快速查询。

螺栓尺寸 5 级(~120ksi) 8 级(~150ksi) 公制 12.9(~177ksi) 高强度 ~170ksi 级
3/8″ 15,904 lbf 19,880 lbf 23,415 lbf 22,531 lbf
7/16″ 21,648 lbf 27,059 lbf 31,870 lbf 30,667 lbf
1/2″(计算器默认值) 28,274 lbf 35,343 lbf 41,626 lbf 40,055 lbf
5/8″ 44,179 lbf 55,223 lbf 65,041 lbf 62,586 lbf
3/4″ 63,617 lbf 79,522 lbf 93,659 lbf 90,124 lbf
1″ 113,097 lbf 141,372 lbf 166,504 lbf 160,221 lbf

计算示例

承受拉力越野赛载荷的 1/2″ 8 级叉头螺栓

杆端关节轴承用 1/2″ 8 级螺栓以双剪方式安装到支架上。在高性能赛道条件下,估算工作剪切载荷为 8,000 lbf。

  1. 螺栓:直径 1/2″,8 级(τ ≈ 90 ksi 剪切强度)。
  2. 每个剪切面的剪切面积 A = π/4×0.5² ≈ 0.196 in²。单剪承载力 ≈ 17,671 lbf。双剪承载力 ≈ 35,343 lbf。
  3. 工作载荷 P = 8,000 lbf,Kd = 2.2(高性能赛道 / 拉力越野赛路缘冲击)。
  4. Sf = 35,343 / (8,000 × 2.2) ≈ 2.01 : 1 — 满足 SYZ 指南最低值(Sf ≥ 2.0),但仅勉强达到。
  5. 鉴于裕度较薄,还应检查螺栓孔周围支架/杆端关节轴承的挤压(撕裂)承载力 — 本计算器只检查螺栓本身,不检查周围材料。

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