Bolzen und Stifte: Berechnung für
mehr technische Souveränität
Tragfähigkeit und Abmessungen von Anfang an richtig bestimmen
Bolzen und Stifte übertragen Kräfte, führen Bauteile und sichern bewegliche Verbindungen. Entscheidend ist, dass Durchmesser, Einbausituation, Werkstoff und Belastung zusammenpassen.
MDESIGN berechnet Biegung, Scherung und Flächenpressung und ermittelt daraus unter anderem erforderliche Abmessungen, zulässige Kräfte und Sicherheitsfaktoren. So lassen sich Verbindungen gezielt dimensionieren und konstruktive Reserven früh erkennen.
Berücksichtigte Normen und Richtlinien für Bolzen
Bolzen ohne Kopf
DIN EN 22340
Bolzen mit Kopf
DIN EN 22341
Bolzen mit Gewindezapfen
DIN 1445
Standards schaffen, Engineering beschleunigen
MDESIGN schafft eine einheitliche Grundlage für Berechnungen im gesamten Team. Strukturierte Eingaben, zentral gepflegte Berechnungsgrundlagen und eine durchgängige Dokumentation sorgen dafür, dass Ergebnisse nachvollziehbar und über Projekte hinweg vergleichbar bleiben.
Seit über 40 Jahren unterstützt MDESIGN Unternehmen bei der Berechnung und Auslegung technischer Komponenten – heute mit mehr als 35.000 Anwendern weltweit.
Kräfte, Spannungen und Abmessungen zusammenführen
Bei Bolzen- und Stiftverbindungen wirken häufig mehrere Beanspruchungen gleichzeitig. Biegung, Scherung und Flächenpressung bestimmen gemeinsam, welche Abmessungen für die Verbindung erforderlich sind. MDESIGN führt Geometrie, Lasten, Werkstoffkennwerte und Sicherheitsvorgaben in einer Berechnung zusammen. Neben vorhandenen Spannungen lassen sich unter anderem minimale Bolzen- oder Stiftdurchmesser, erforderliche Breiten und Längen sowie maximal übertragbare Kräfte bestimmen. Damit erhalten Konstrukteure nicht nur einen Nachweis für eine bestehende Geometrie, sondern können direkt aus dem Lastfall passende Abmessungen ableiten. Varianten lassen sich schneller bewerten, Dimensionierungsschleifen verkürzen und konstruktive Entscheidungen früher treffen.
Werkstoffdaten direkt für die reale Konstruktion nutzen
Die Tragfähigkeit einer Bolzen- oder Stiftverbindung hängt nicht allein von ihrer Geometrie ab. Werkstofffestigkeit und zulässige Spannungen bestimmen wesentlich, welche Kräfte übertragen werden können.
MDESIGN stellt dafür eine umfangreiche Werkstoffdatenbank mit relevanten Kennwerten bereit. Zusätzlich können eigene Werkstoffe, interne Kennwerte und firmenspezifische Materialdaten ergänzt und für wiederkehrende Berechnungen gespeichert werden.
So lassen sich Standardwerkstoffe und unternehmenseigene Vorgaben in einer gemeinsamen Datenbasis nutzen. Das spart manuelle Datenpflege, reduziert Übertragungsfehler und sorgt dafür, dass Teams bei wiederkehrenden Aufgaben auf denselben technischen Grundlagen arbeiten.
Ergebnisse verstehen und Verbindungen gezielt weiterentwickeln
MDESIGN stellt Spannungen, Flächenpressungen, Sicherheitsfaktoren, erforderliche Durchmesser und zulässige Kräfte strukturiert gegenüber. Dadurch wird schnell sichtbar, welche Beanspruchung die Verbindung bestimmt und wo konstruktive Reserven liegen.
Aus diesen Ergebnissen lassen sich direkte Maßnahmen ableiten: Durchmesser anpassen, Hebelarme verändern, Bauteilbreiten optimieren, Werkstoffe wechseln oder eine alternative Verbindungsform prüfen.
So wird aus der Berechnung eine konkrete Entscheidungshilfe. Konstrukteure können Varianten schneller aussortieren, unnötige Iterationen reduzieren und schneller zu einer technisch belastbaren Lösung kommen.
01
Automatisch erstellter Nachweis
Darstellung von Spannungen, Sicherheitsfaktoren und Flächenpressungen direkt innerhalb der Ergebnisübersicht. Statt mehrere Parameter gleichzeitig zu verändern, kann die Konstruktion gezielt dort optimiert werden, wo tatsächlich Handlungsbedarf besteht.
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02
Intuitive Oberfläche
Die klar geführte Oberfläche, verständliche Eingaben, Hilfen und hinterlegte Grundlagen erleichtern den Einstieg. Mit KI-Assistenz erhalten Konstrukteure Unterstützung im Arbeitsprozess. Das erleichtert auch Berechnungen, die nicht täglich durchgeführt werden.
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Dokumentation und Nachweis auf Knopfdruck
Technische Dokumentation automatisch erstellen.
Alle Eingaben, Normen, Randbedingungen, Ergebnisse und Grafiken werden automatisch zu einer vollständigen Dokumentation zusammengeführt. So entstehen nachvollziehbare Nachweise für interne Entwicklung, Kunden, Prüforganisationen oder Fertigung.
Funktionsumfang der MDESIGN Bolzen- und Stiftberechnung
Die Berechnungsarten sind nach Querbolzen, Quer-, Längs- und Steckstiften sowie der allgemeinen Scherbeanspruchung gegliedert. Eingaben und Ergebnisse werden nur innerhalb der tatsächlichen Berechnungsgänge gegenübergestellt.
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Berechnungsgrundlagen
Die Module unterstützen die Auslegung und Nachrechnung unter ruhender, schwellender und wechselnder Belastung.
- DIN EN 22340 für Bolzen ohne Kopf
- DIN EN 22341 für Bolzen mit Kopf
- DIN 1445 für Bolzen mit Kopf und Gewindezapfen
- Literaturbasierte Berechnung
- Statische und dynamische Belastung
- Werkstoffkennwerte mit Temperatur- und Größeneinfluss
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Querbolzen
Drei praktisch relevante Einbaufälle werden parallel auf Biegung, Scherung, Flächenpressung und Wangenbeanspruchung bewertet.
Verbindung überprüfen
Nachrechnung eines vorhandenen Querbolzens für alle Einbaufälle.
Eingabewerte
- Stangen- und Gabelbreite
- Bolzen- und Lochdurchmesser
- Wangenbreiten von Stange und Gabel
- Stangenkraft
- Belastungsart und Anwendungsfaktor
- Werkstoffe von Bolzen, Gabel und Stange
Berechnete Ergebnisse
- Biegemoment je Einbaufall
- Biege- und Schubspannung
- Flächenpressung in Stange und Gabel
- Sicherheiten gegen Biegung, Scherung und Flächenpressung
- Normalspannungen und Sicherheiten der Wangenquerschnitte
Verbindung dimensionieren
Ermittlung fehlender Geometrie- oder Belastungsgrößen.
Eingabewerte
- Vorhandene Geometrie
- Stangenkraft oder Anwendungsfaktor
- Belastungsart
- Werkstoffkennwerte
Berechnete Ergebnisse
- Maximaler Anwendungsfaktor
- Maximal übertragbare Stangenkraft
- Minimale und maximale Stangenbreite
- Minimale und maximale Gabelbreite
- Minimaler Bolzendurchmesser
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Querstift
Bewertung über Flächenpressungen in Welle und Nabe sowie die Scherspannung im Stift.
Verbindung überprüfen
Nachrechnung einer vorhandenen Querstiftverbindung.
Eingabewerte
- Stiftdurchmesser
- Wellendurchmesser
- Dicke der Nabenwand
- Nenndrehmoment
- Belastungsart und Anwendungsfaktor
- Stiftart und Kerbstiftfaktor
- Werkstoffe von Stift, Welle und Nabe
Berechnete Ergebnisse
- Flächenpressung in Naben- und Wellenbohrung
- Scherspannung im Querstift
- Zulässige Flächenpressungen und Schubspannung
- Sicherheiten für Nabe, Welle und Stift
Verbindung dimensionieren
Ermittlung erforderlicher Abmessungen und Belastungsgrenzen.
Eingabewerte
- Vorhandene Geometrie
- Nenndrehmoment oder Anwendungsfaktor
- Belastungsart
- Werkstoffkennwerte
Berechnete Ergebnisse
- Maximaler Anwendungsfaktor
- Minimaler Stiftdurchmesser
- Minimaler Wellendurchmesser
- Maximal übertragbares Drehmoment
- Minimale Nabenwanddicke
-
Längsstift
Längsstifte werden über die mittlere Flächenpressung zwischen Stift, Welle und Nabe bewertet.
Eingabewerte
- Stiftdurchmesser
- Wellendurchmesser
- Tragende Stiftlänge
- Nenndrehmoment
- Belastungsart und Anwendungsfaktor
- Kerbstiftfaktor
- Werkstoffe von Stift, Welle und Nabe
Berechnete Ergebnisse
- Vorhandene mittlere Flächenpressung
- Zulässige mittlere Flächenpressung
- Sicherheit gegen Flächenpressung
- Wirksame Zugfestigkeiten der beteiligten Werkstoffe
-
Steckstift
Bewertung auf Biegung und Flächenpressung durch Querkraft und Biegemoment.
Verbindung überprüfen
Nachrechnung eines vorhandenen Steckstifts.
Eingabewerte
- Stiftdurchmesser
- Hebelarm der Biegekraft
- Einstecktiefe
- Biegekraft
- Belastungsart und Anwendungsfaktor
- Kerbstiftfaktor
- Werkstoffe von Stift und Bauteil
Berechnete Ergebnisse
- Gesamtlänge des Steckstifts
- Biegemoment und Biegespannung
- Flächenpressung aus Querkraft und Biegemoment
- Maximale mittlere Flächenpressung
- Sicherheiten gegen Biegung und Flächenpressung
Verbindung dimensionieren
Ermittlung der erforderlichen Geometrie und zulässigen Belastung.
Eingabewerte
- Vorhandene Geometrie
- Biegekraft oder Anwendungsfaktor
- Belastungsart
- Werkstoffkennwerte
Berechnete Ergebnisse
- Maximal zulässige Biegekraft
- Maximaler Anwendungsfaktor
- Minimaler Stiftdurchmesser
- Maximal zulässiger Hebelarm
- Minimale Einstecktiefe
-
Scherbeanspruchung
Das Hilfsmodul bestimmt die vorhandene Scherspannung sowie die zulässige Scherspannung nach zwei Berechnungsschemata.
Vorhandene Scherspannung
Ermittlung aus Scherkraft und wirksamer Querschnittsfläche.
Eingabewerte
- Scherkraft
- Querschnittsfläche
- Anzahl der Querschnittsflächen beziehungsweise Schnittigkeit
Berechnete Ergebnisse
- Vorhandene Scherspannung
Zulässige Scherspannung
Bestimmung des Grenzwerts nach zwei möglichen Schemata.
Eingabewerte
- Scherfestigkeit und Sicherheitszahl
- Oder zulässige Scherkraft, Querschnittsfläche und Schnittigkeit
Berechnete Ergebnisse
- Zulässige Scherspannung nach Schema 1
- Zulässige Scherspannung nach Schema 2
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Werkstoffe & Kennwerte
Die Festigkeitsbewertung berücksichtigt die beteiligten Werkstoffe und deren wirksame Kennwerte.
- Werkstoffauswahl aus der MDESIGN-Datenbank
- Zugfestigkeit
- Streck- und Fließgrenze
- Temperaturabhängige Werkstoffkennwerte
- Einfluss der Bauteilgröße
- Randschichthärtung
- Anisotropie beziehungsweise Walzrichtung
- Kerbstiftfaktoren
- Zulässige Biege- und Schubspannungen
- Zulässige Flächenpressungen
-
Ergebnisse & Auswertungen
Die maßgebenden Ergebnisse werden abhängig vom Verbindungstyp zusammengefasst.
- Biege-, Schub- und Normalspannungen
- Flächenpressungen in Stift-, Wellen-, Naben-, Gabel- und Stangenbereichen
- Sicherheiten gegen Biegung, Abscheren und Flächenpressung
- Minimal erforderliche Bolzen- und Stiftdurchmesser
- Minimal erforderliche Wellen- und Nabenabmessungen
- Maximal übertragbare Kräfte und Drehmomente
- Maximal zulässige Anwendungsfaktor
- Zulässige Hebelarme und erforderliche Einstecktiefen
- Vergleich vorhandener und zulässiger Werte
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