齿轮箱大修和机械设备大修是一个复杂的工作，涉及到大修或者需要维修的设备，基本上都是超过一定年限或者是进口的零部件，很难找到原厂家来维修，在自己组织维修时，甚至手上也没有相关的维护资料。在这个情况下，如何依据材料和分解下来的紧固件规格来计算和识别合理的力矩，尤为重要。这是确保设备维修后正常的使用关键。
这里我罗列了一些方法，便于合理的计算力矩。
1. 螺栓尺寸的选择
选择螺栓的尺寸（直径、长度等）主要依据螺栓所需承受的载荷和设备运行时的工作条件。
主要计算公式：
σ是螺栓的应力（单位：MPa）
F 是螺栓承受的轴向载荷（单位：N）
A 是螺栓的截面积，通常为螺栓的最小直径处的面积（单位：mm²）
需要根据齿轮箱中实际载荷计算出螺栓所需的强度，然后通过选择合适的螺栓等级（如8.8级、10.9级等）和尺寸来满足要求。
依据：
螺栓尺寸的选择
ISO 4014: 六角头螺栓，产品等级A和B
ISO 4017: 全螺纹六角螺栓
ISO 898-1: 钢制紧固件的机械性能，第1部分：螺栓、螺钉和螺柱
2. 螺栓预紧力的计算
螺栓的预紧力用于保证螺栓和部件之间的牢固连接，并在运行时保持稳定性。
计算公式：
F是预紧力（单位：N）
σy是螺栓材料的屈服强度（单位：MPa）
As是螺栓的拉伸截面积（单位：mm²）
n安全系数（通常为1.5至2）
预紧力是确保连接牢固的重要因素，通常取螺栓屈服强度的60%-80%之间。
螺栓预紧力的计算
ISO 898-1: 紧固件钢制机械性能，第1部分：螺栓、螺钉和螺柱
VDI 2230: 紧固件计算的指导标准，用于螺栓预紧力和强度分析
3. 螺栓紧固力矩的计算
根据所选螺栓的尺寸和材料，确定其紧固力矩，确保在安装过程中，施加的扭矩不会导致螺栓损坏或松动。
计算公式：
T=K⋅D⋅F
T是紧固力矩（单位：Nm）
K是摩擦系数，通常为0.15-0.2
D是螺栓公称直径（单位：m）
F是螺栓的预紧力（单位：N）
紧固力矩直接影响螺栓的连接质量，应根据螺栓尺寸和材料选择合适的值。
螺栓紧固力矩的计算
ISO 898-1: 钢制紧固件的机械性能，第1部分
VDI 2230: 紧固件计算标准，扭矩和预紧力之间的关系
4. 螺栓数量的计算
确定螺栓数量取决于齿轮箱的设计载荷以及每个螺栓所能承受的最大负载。
计算公式：
N 是所需螺栓的数量
Ft 是系统总载荷（单位：N）
Fb是单个螺栓的承载能力（单位：N）
通过计算螺栓的数量，确保每个螺栓分摊的载荷不会超过其安全工作范围。
螺栓数量的计算
VDI 2230: 计算高应力螺栓接头所需的螺栓数量
5. 螺孔的设计与计算
根据螺栓的尺寸和布局，螺孔的直径和数量也需要精确设计，以避免应力集中，并保证连接强度。
螺孔直径计算公式：
dh=d+0.1d
dh 是螺孔直径（单位：mm）
d是螺栓的公称直径（单位：mm）
此外，还需要考虑螺孔的位置布置，避免齿轮箱材料局部受力过大。
螺孔的设计与计算
ISO 273: 螺栓孔的配合公差
ISO 286-2: 公差和配合系统，第2部分：通用尺寸的公差和公差等级
6. 螺栓疲劳计算
计算公式：
Nf 是螺栓的疲劳寿命
σfatigue 是螺栓材料的疲劳强度（单位：MPa）
σapplied是螺栓受到的交变应力（单位：MPa）
螺栓疲劳计算
标准来源：螺栓的疲劳计算基于螺栓材料的疲劳性能，该性能通常由实验确定，并有相关标准说明疲劳强度的评估方法。
ISO 898-1: 紧固件钢制机械性能，第1部分，螺栓的疲劳强度
VDI 2230: 紧固件计算标准
7. 扭转与剪切力的校核
螺栓在承受预紧力的同时，也可能受到剪切力和扭转力的影响，尤其是在高载荷的齿轮箱中。
剪切应力计算公式：
Fs是螺栓承受的剪切载荷（单位：N）
As是螺栓的剪切面积（单位：mm²）
通过校核剪切和扭转力，确保螺栓不会因为这些作用力而失效。
扭转与剪切力的校核
ISO 898-1: 钢制紧固件的机械性能，第1部分，螺栓抗剪切强度和扭转强度
VDI 2230: 计算高应力螺栓接头时使用的标准，剪切和扭矩校核