CN108544415A - 基于形状记忆合金的扭矩扳手 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于形状记忆合金的扭矩扳手，包括依次连接的扳手头、用于驱动扳手头的驱动装置、扳手柄和手持操作机构，扳手柄包括分别设于其两端的第一连接盘和第二连接盘，第一连接盘与第二连接盘通过多条柄部SMA丝连接，柄部SMA丝外套设有柄部复位弹簧，第一连接盘与第二连接盘之间还设有至少一个安装盘，安装盘上设有用于供柄部复位弹簧穿过并安装的安装孔；驱动装置包括第一SMA驱动器，第一SMA驱动器包括第一固定盘及设在第一固定盘上的第一安装座、第一转盘Ⅰ、第一转盘Ⅱ、第一SMA丝Ⅰ、第一SMA丝II、第一转动轮Ⅰ和第一转动轮II；本发明体积小、重量轻、输出功率大，并具有柔性结构的扳手柄，能够调整角度，满足管道、狭小空间等工况的应用。

Description

基于形状记忆合金的扭矩扳手

技术领域

本发明涉及扳手领域，尤其涉及一种基于形状记忆合金的扭矩扳手。

背景技术

螺纹连接在机械产品中广泛应用，扭矩扳手是保证连接件紧固质量的常用工具。现有的扭矩扳手一般包括依次连接的扳手头、用于驱动扳手头的驱动装置、扳手柄和手持操作机构，由于驱动装置一般采用机械、气动、液压和电动等形式，均存在体积大、操作空间大等不足，作业空间狭小时十分不便；同时，扳手柄为刚性结构，无法调整角度，其空间适应性不足，不能满足油田、化工等管路弯管扭矩作业。形状记忆合金(Shape Memory Alloy，SMA)是一种随温度变化而发生形变的记忆材料，具有功重比高、驱动力矩大、结构简单等优势，由SMA制作的驱动器具有结构紧凑、重量轻和高功率密度等特点，特别适应于微型结构和仿生结构。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于形状记忆合金的扭矩扳手，其体积小、重量轻、输出功率大，并具有柔性结构的扳手柄，能够调整角度，满足管道、狭小空间等工况的应用。

本发明的基于形状记忆合金的扭矩扳手，包括依次连接的扳手头、用于驱动扳手头的驱动装置、扳手柄和手持操作机构，

所述扳手柄包括分别设于其两端的用于与驱动装置相连的第一连接盘和用于与手持操作机构相连的第二连接盘，所述第一连接盘与第二连接盘通过多条柄部SMA丝连接，所述柄部SMA丝外套设有柄部复位弹簧，所述第一连接盘与第二连接盘之间还设有至少一个安装盘，所述安装盘上设有用于供柄部复位弹簧穿过并安装的安装孔；

所述驱动装置包括第一SMA驱动器，所述第一SMA驱动器包括第一固定盘及设在第一固定盘上的第一安装座、第一转盘Ⅰ、第一转盘Ⅱ、第一SMA丝Ⅰ、第一SMA丝Ⅱ、第一转动轮Ⅰ和第一转动轮Ⅱ，所述第一转盘Ⅰ、第一转盘Ⅱ及第一转动轮Ⅰ由内至外依次相对设置且独立转动；

所述第一SMA丝Ⅰ的一端固定于第一安装座、另一端固定于第一转盘Ⅰ，且所述第一SMA丝Ⅰ由正常状态转变为缩短状态时拉动第一转盘Ⅰ带动第一转动轮Ⅰ旋转；所述SMA丝Ⅱ的一端固定于第一安装座、另一端固定于第一转盘Ⅱ，且所述SMA丝Ⅱ由正常状态转变为缩短状态时拉动第一转盘Ⅱ带动第一转动轮Ⅰ旋转；所述第一转动轮Ⅰ的中部设有空腔Ⅰ，所述第一转动轮Ⅱ安装在空腔Ⅰ中并由第一转动轮Ⅰ通过第一传动组件驱动旋转；所述第一SMA丝Ⅰ与SMA丝Ⅱ并列布置，使得第一转盘Ⅰ与第一转盘Ⅱ具有相同的旋转方向；

所述第一转动轮Ⅱ的中部垂直连接有一与其同步转动的动力输出轴，所述动力输出轴与扳手头固定连接。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述驱动装置还包括第二SMA驱动器；

所述第二SMA驱动器包括第二固定盘及设在第二固定盘一侧的第二安装座、第二转盘Ⅰ、第二转盘Ⅱ、第二SMA丝Ⅰ、第二SMA丝Ⅱ及第二转动轮，所述第二转盘Ⅰ、第二转盘Ⅱ及第二转动轮由内至外依次相对设置且独立转动；所述第二SMA丝Ⅰ的一端固定于第二安装座、另一端固定于第二转盘Ⅰ，且所述第二SMA丝Ⅰ由正常状态转变为缩短状态时拉动第二转盘Ⅰ带动第二转动轮旋转；所述第二SMA丝Ⅱ的一端固定于第二安装座、另一端固定于第二转盘Ⅱ，且所述第二SMA丝Ⅱ由正常状态转变为缩短状态时拉动第二转盘Ⅱ带动第二转动轮旋转；所述第二SMA丝Ⅰ与第二SMA丝Ⅱ并列布置，使得第二转盘Ⅰ与第二转盘Ⅱ具有相同的旋转方向，且第一转盘Ⅱ与第二转盘Ⅱ相对设置并具有相反的旋转方向；

所述第二转动轮的中心垂直连接有与其同步转动的输出转轴；所述输出转轴连接有与其同步转动的中间转动轮；

所述第一转动轮Ⅱ的中部设有空腔Ⅱ，所述中间转动轮安装在空腔Ⅱ中并通过第二传动组件驱动第一转动轮Ⅱ旋转。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述第一转动轮Ⅱ的外周均匀分布有“L”形的第一缺口，所述空腔Ⅰ呈圆形，且第一缺口与空腔Ⅰ的腔壁之间形成第一楔形空间；所述第一传动组件包括设在各第一楔形空间中的第一传动弹簧及第一传动滚珠，所述第一传动弹簧的一端抵在第一转动轮Ⅱ上、另一端抵在第一传动滚珠上，所述第一传动滚珠由第一传动弹簧压向第一楔形空间的狭窄区且通过摩擦传动的方式将第一转动轮Ⅰ的转矩传至第一转动轮Ⅱ。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述中间转动轮的外周均匀分布有“L”形的第二缺口，所述空腔Ⅰ呈圆形，且第二缺口与空腔Ⅰ的腔壁之间形成第二楔形空间；所述第二传动组件包括设在各第二楔形空间中的第二传动弹簧及第二传动滚珠，所述第二传动弹簧的一端抵在中间转动轮上、另一端抵在第二传动滚珠上，所述第二传动滚珠由第二传动弹簧压向第二楔形空间的狭窄区且通过摩擦传动的方式将中间转动轮的转矩传至第一转动轮Ⅱ。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述第一转动轮Ⅰ为外棘轮结构，所述第一转盘Ⅰ上设有用于与第一转动轮Ⅰ配合并单向驱动第一转动轮Ⅰ的第一棘爪Ⅰ，所述第一转盘Ⅱ上设有用于与第一转动轮Ⅰ配合并单向驱动第一转动轮Ⅰ的第一棘爪Ⅱ；所述第一转盘Ⅰ上朝向第一转盘Ⅱ的一端面垂直设有一第一定位杆Ⅰ，所述第一棘爪Ⅰ的一端连接于第一定位杆Ⅰ；所述所述第一转盘Ⅱ上朝向第一转动轮Ⅰ的一端面垂直设有一第一定位杆Ⅱ，所述第一棘爪Ⅱ的一端连接于第一定位杆Ⅱ；所述第一转盘Ⅱ上设有第一弧形通槽，所述第一定位杆Ⅰ从第一弧形通槽穿过后与第一棘爪Ⅰ相连。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述第一固定盘上设有第一复位弹簧Ⅰ及第一复位弹簧Ⅱ，所述第一SMA丝Ⅰ由缩短状态转变为正常状态时第一复位弹簧Ⅰ拉动第一转盘Ⅰ旋转并复位，所述SMA丝II由缩短状态转变为正常状态时第一复位弹簧II拉动第一转盘II旋转并复位。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述第二转动轮为外棘轮结构，所述第二转盘Ⅰ上设有用于与第二转动轮配合并单向驱动第二转动轮的第二棘爪Ⅰ，所述第二转盘II上设有用于与第二转动轮配合并单向驱动第二转动轮的第二棘爪II；所述第二转盘Ⅰ上朝向第二转盘II的一端面垂直设有一第二定位杆Ⅰ，所述第二棘爪Ⅰ的一端连接于第二定位杆Ⅰ；所述所述第二转盘II上朝向第二转动轮的一端面垂直设有一第二定位杆II，所述第二棘爪II的一端连接于第二定位杆II；所述第二转盘II上设有第二弧形通槽，所述第二定位杆Ⅰ从第二弧形通槽穿过后与第二棘爪Ⅰ相连。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述第二固定盘上设有第二复位弹簧Ⅰ及第二复位弹簧II，所述第二SMA丝Ⅰ由缩短状态转变为正常状态时第二复位弹簧Ⅰ拉动第二转盘Ⅰ旋转并复位，所述第二SMA丝II由缩短状态转变为正常状态时第二复位弹簧II拉动第二转盘II旋转并复位。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述中间转动轮为内棘轮结构，在中间转动轮的内部设有与其内齿配合的内棘爪，所述内棘爪安装在一圆柱件上；所述输出转轴为花键轴结构，所述圆柱件的中部设有供输出转轴插入并通过花键固定连接的内定位孔。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述第二固定盘的另一侧设有散热机构；所述散热机构包括盖体Ⅰ、盖体II及风扇，所述盖体Ⅰ的一端面与第二固定盘及第一固定盘相连、另一端面设有用于与盖体II螺纹连接的螺纹盖，所述风扇安装在盖体II中，所述盖体Ⅰ及第二固定盘上设有通风孔。

通过上述公开内容，本发明具有以下有益技术效果：

第一，由于第一连接盘与第二连接盘通过多条柄部SMA丝连接，当对不同的柄部SMA丝进行加热后，由于不同的柄部SMA丝具有不同程度的伸缩，因此扳手柄可实现一定范围的弯曲变形，即扳手柄具有柔性结构，能够按需要调整角度，从而满足管道、狭小空间等工况的应用；

第二，驱动装置采用SMA驱动器结构，其体积小、重量轻、输出功率大；具体而言，第一转盘Ⅰ及第一转盘Ⅱ可独立旋转互不干扰，第一转动轮Ⅰ与第一转动轮II均为转矩输出部件，可在第一转盘Ⅰ或者第一转盘II的驱动下旋转并输出转矩，当加热第一SMA丝Ⅰ而使其由正常状态转变为缩短状态时，第一SMA丝Ⅰ拉动第一转盘Ⅰ旋转一定角度并带动第一转动轮Ⅰ旋转，此时再继续加热第一SMA丝II，第一SMA丝II由正常状态转变为缩短状态而拉动第一转盘II旋转一定角度并带动第一转动轮Ⅰ旋转，反复交替使得第一转动轮Ⅰ可实现连续旋转，从而使得动力输出轴连续输出转矩，与动力输出轴相连的扳手头也可以实现连续动作；

第三，通过第一SMA驱动器与第二SMA驱动器的配合，可实现动力输出轴正转与反转之间的切换，从而扩大了扳手的适用范围，便于操作。

附图说明

图1为本发明的立体图；

图2为本发明的扳手柄的立体图；

图3为发明的第一SMA驱动器立体图；

图4为本发明的第一SMA驱动器的主视图；

图5为本发明的第一转动轮Ⅱ的立体图；

图6为本发明的第一转动轮Ⅱ的主视图；

图7为本发明的第二SMA驱动器的立体图；

图8为本发明的第二SMA驱动器的主视图；

图9为本发明的第二SMA驱动器的左视图；

图10为本发明的SMA丝复合结构的剖视图。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图所示：本实施例的基于形状记忆合金的扭矩扳手，包括依次连接的扳手头1、用于驱动扳手头1的驱动装置、扳手柄2和手持操作机构3，扳手头1用于操作螺纹紧固件；驱动装置能实现扳手头1的转动；扳手柄2使得扳手头1得以延伸；手持操作机构3包括设有手持柄301的壳体302，壳体302上设有用于控制驱动装置及加热装置的控制按钮303，驱动装置中设有用于检测其输出轴扭矩值的扭力传感器，壳体302上还设有用于显示扭力传感器所检测的扭矩值的显示屏304；壳体302中设有电源，优选地，壳体302上设有用于将太阳光能转化为电能的太阳能电池板305，太阳能电池板与设在壳体302内的蓄电池电连接，从而可利用太阳能作为电源，有效节约了能源。

所述扳手柄2包括分别设于其两端的用于与驱动装置相连的第一连接盘201和用于与手持操作机构3相连的第二连接盘202，所述第一连接盘201与第二连接盘202通过多条柄部SMA丝203连接，所述柄部SMA丝203外套设有柄部复位弹簧204，所述第一连接盘201与第二连接盘202之间还设有至少一个安装盘205，所述安装盘205上设有用于供柄部复位弹簧204穿过并安装的安装孔；为便于安装及拆卸，第一连接盘201和第二连接盘202均可为法兰盘结构，其连接紧固度高；柄部SMA丝203的数量可根据需要而定，数量越多则弯曲精度越高，例如柄部SMA丝203的数量可为4-8条，本实施例优选为6条，同时多条柄部SMA丝203沿周向均匀分布；由于第一连接盘201与第二连接盘202通过多条柄部SMA丝203连接，当对不同的柄部SMA丝203进行加热后，由于不同的柄部SMA丝203具有不同程度的伸缩，因此扳手柄2可实现一定范围的弯曲变形，即扳手柄2具有柔性结构，能够按需要调整角度，从而满足管道、狭小空间等工况的应用；柄部复位弹簧204不仅有利于对柄部SMA丝203进行保护，提高柄部SMA丝203连接的刚性，而且当柄部SMA丝203停止受热时可促使柄部SMA丝203由收缩恢复原长，从而快速复原，提高响应速度；安装盘205的数量根据需要而设，柄部SMA丝203越长则需要的安装盘205也越多，例如可为3-5个，本实施例优选为3个；安装盘205有利于保持SMA丝的稳定和定位。

所述驱动装置包括第一SMA驱动器4，所述第一SMA驱动器4包括第一固定盘401及设在第一固定盘401上的第一安装座402、第一转盘Ⅰ403、第一转盘Ⅱ404、第一SMA丝Ⅰ405、第一SMA丝Ⅱ406、第一转动轮Ⅰ407和第一转动轮Ⅱ408，所述第一转盘Ⅰ403、第一转盘Ⅱ404及第一转动轮Ⅰ407由内至外依次相对设置且独立转动；所述第一SMA丝Ⅰ405的一端固定于第一安装座402、另一端固定于第一转盘Ⅰ403，且所述第一SMA丝Ⅰ405由正常状态转变为缩短状态时拉动第一转盘Ⅰ403带动第一转动轮Ⅰ407旋转；所述SMA丝Ⅱ的一端固定于第一安装座402、另一端固定于第一转盘Ⅱ404，且所述SMA丝Ⅱ由正常状态转变为缩短状态时拉动第一转盘Ⅱ404带动第一转动轮Ⅰ407旋转；所述第一转动轮Ⅰ407的中部设有空腔Ⅰ407a，所述第一转动轮Ⅱ408安装在空腔Ⅰ407a中并由第一转动轮Ⅰ407通过第一传动组件驱动旋转；所述第一SMA丝Ⅰ405与SMA丝Ⅱ并列布置，使得第一转盘Ⅰ403与第一转盘Ⅱ404具有相同的旋转方向；所述第一转动轮Ⅱ408的中部垂直连接有一与其同步转动的动力输出轴423，所述动力输出轴423与扳手头1固定连接。

第一转盘Ⅰ403、第一转盘Ⅱ404均优选为圆盘，可独立旋转互不干扰；第一转盘Ⅰ403、第一转盘Ⅱ404的外缘可分别设有用于容置第一SMA丝Ⅰ405、第一SMA丝Ⅱ406的沟槽403a、404a，第一SMA丝Ⅰ405、第一SMA丝Ⅱ406可部分缠绕在沟槽403a、404a上；采用SMA驱动器结构，其体积小、重量轻、输出功率大；第一转盘Ⅰ403及第一转盘Ⅱ404可独立旋转互不干扰，第一转动轮Ⅰ407与第一转动轮Ⅱ408均为转矩输出部件，可在第一转盘Ⅰ403或者第一转盘Ⅱ404的驱动下旋转并输出转矩，当加热第一SMA丝Ⅰ405而使其由正常状态转变为缩短状态时，第一SMA丝Ⅰ405拉动第一转盘Ⅰ403旋转一定角度并带动第一转动轮Ⅰ407旋转，此时再继续加热第一SMA丝Ⅱ406，第一SMA丝Ⅱ406由正常状态转变为缩短状态而拉动第一转盘Ⅱ404旋转一定角度并带动第一转动轮Ⅰ407旋转，反复交替使得第一转动轮Ⅰ407可实现连续旋转，从而使得动力输出轴423连续输出转矩，与动力输出轴423相连的扳手头1也可以实现连续动作；动力输出轴423上设有对称的用于采集其扭矩值的应变片424(即扭力传感器)，所述动力输出轴423的末端设有用于提高冲击动力的“T”形冲击块425。

本实施例中，所述驱动装置还包括第二SMA驱动器5；第一SMA驱动器4与第二SMA驱动器5的配合，可实现动力输出轴423正转与反转之间的切换，从而扩大了扳手的适用范围，便于操作；所述第二SMA驱动器5包括第二固定盘501及设在第二固定盘501一侧的第二安装座502、第二转盘Ⅰ503、第二转盘Ⅱ504、第二SMA丝Ⅰ505、第二SMA丝Ⅱ506及第二转动轮507，所述第二转盘Ⅰ503、第二转盘Ⅱ504及第二转动轮507由内至外依次相对设置且独立转动；所述第二SMA丝Ⅰ505的一端固定于第二安装座502、另一端固定于第二转盘Ⅰ503，且所述第二SMA丝Ⅰ505由正常状态转变为缩短状态时拉动第二转盘Ⅰ503带动第二转动轮507旋转；所述第二SMA丝II506的一端固定于第二安装座502、另一端固定于第二转盘II504，且所述第二SMA丝II506由正常状态转变为缩短状态时拉动第二转盘II504带动第二转动轮507旋转；所述第二SMA丝Ⅰ505与第二SMA丝Ⅱ506并列布置，使得第二转盘Ⅰ503与第二转盘II504具有相同的旋转方向，且第一转盘II404与第二转盘II504相对设置并具有相反的旋转方向，即当第一SMA驱动器4提供顺向转矩时，第二SMA驱动器5提供反向转矩；所述第二转动轮507的中心垂直连接有与其同步转动的输出转轴508；所述输出转轴508连接有与其同步转动的中间转动轮601；所述第一转动轮II408的中部设有空腔Ⅱ408a，所述中间转动轮601安装在空腔Ⅱ408a中并通过第二传动组件驱动第一转动轮II408旋转；第二转盘Ⅰ503及第二转盘II504的外缘可分别设有用于容置第二SMA丝Ⅰ505及第二SMA丝II506的第二沟槽Ⅰ503a及第二沟槽II504a，第二SMA丝Ⅰ505及第二SMA丝II506分别可部分缠绕在第二沟槽Ⅰ及第二沟槽II上。

本实施例中，所述第一转动轮II408的外周均匀分布有“L”形的第一缺口417，所述空腔Ⅰ407a呈圆形，且第一缺口417与空腔Ⅰ407a的腔壁之间形成第一楔形空间417a；所述第一传动组件包括设在各第一楔形空间417a中的第一传动弹簧418及第一传动滚珠419，所述第一传动弹簧418的一端抵在第一转动轮II408上、另一端抵在第一传动滚珠419上，所述第一传动滚珠419由第一传动弹簧418压向第一楔形空间417a的狭窄区且通过摩擦传动的方式将第一转动轮Ⅰ407的转矩传至第一转动轮II408；第一转动轮Ⅰ407在旋转过程中由于摩擦力作用，第一传动滚珠419沿第一转动轮Ⅰ407转动方向运动并移动向第一楔形空间417a的狭窄区，使第一传动滚珠419与第一转动轮Ⅰ407内壁、第一转动轮II408外壁均接触，驱动第一转动轮II408沿第一转动轮Ⅰ407转动方向，实现扭矩输出；第一传动滚珠419反向移动时，使第一传动滚珠419与第一转动轮Ⅰ407内壁脱离接触，第一转动轮II408保持不动。

本实施例中，所述中间转动轮601的外周均匀分布有“L”形的第二缺口602，所述空腔Ⅰ407a呈圆形，且第二缺口602与空腔Ⅰ407a的腔壁之间形成第二楔形空间602a；所述第二传动组件包括设在各第二楔形空间602a中的第二传动弹簧603及第二传动滚珠604，所述第二传动弹簧603的一端抵在中间转动轮601上、另一端抵在第二传动滚珠604上，所述第二传动滚珠604由第二传动弹簧603压向第二楔形空间602a的狭窄区且通过摩擦传动的方式将中间转动轮601的转矩传至第一转动轮Ⅱ408；第二传动组件的原理与第一传动组件相同，在此不再赘述。

本实施例中，所述第一转动轮Ⅰ407为外棘轮结构，所述第一转盘Ⅰ403上设有用于与第一转动轮Ⅰ407配合并单向驱动第一转动轮Ⅰ407的第一棘爪Ⅰ409，所述第一转盘Ⅱ404上设有用于与第一转动轮Ⅰ407配合并单向驱动第一转动轮Ⅰ407的第一棘爪Ⅱ410；所述第一转盘Ⅰ403上朝向第一转盘Ⅱ404的一端面垂直设有一第一定位杆Ⅰ411，所述第一棘爪Ⅰ409的一端连接于第一定位杆Ⅰ411；所述所述第一转盘Ⅱ404上朝向第一转动轮Ⅰ407的一端面垂直设有一第一定位杆Ⅱ412，所述第一棘爪Ⅱ410的一端连接于第一定位杆Ⅱ412；所述第一转盘Ⅱ404上设有第一弧形通槽，所述第一定位杆Ⅰ411从第一弧形通槽穿过后与第一棘爪Ⅰ409相连；第一转盘Ⅰ403转动时带动第一棘爪Ⅰ409移动，第一棘爪Ⅰ409的驱动端与第一转动轮Ⅰ407外缘的刚性齿配合而推动第一转动轮Ⅰ407转动；在第一棘爪Ⅰ409停止移动后，第一转盘Ⅱ404转动时带动第一棘爪Ⅱ410移动，第一棘爪Ⅱ410的驱动端与第一转动轮Ⅰ407外缘的刚性齿配合而继续推动第一转动轮Ⅰ407转动；第一定位杆Ⅰ411与第一定位杆Ⅱ412设在第一转动轮Ⅰ407的两侧，使得第一棘爪Ⅰ409与第一棘爪Ⅱ410具有大致对称的关系；所述第一定位杆Ⅰ411从第一弧形通槽穿过后与第一棘爪Ⅰ409相连。

本实施例中，所述第一固定盘401上设有第一复位弹簧Ⅰ413及第一复位弹簧Ⅱ414，所述第一SMA丝Ⅰ405由缩短状态转变为正常状态时第一复位弹簧Ⅰ413拉动第一转盘Ⅰ403旋转并复位，所述SMA丝Ⅱ由缩短状态转变为正常状态时第一复位弹簧Ⅱ414拉动第一转盘Ⅱ404旋转并复位；第一复位弹簧Ⅰ413与第一复位弹簧Ⅱ414可对称设置；第一转盘Ⅰ403、第一转盘Ⅱ404分别在第一复位弹簧Ⅰ413、第一复位弹簧Ⅱ414的作用下复位，可拉紧变长松开后的第一SMA丝Ⅰ405、第一SMA丝Ⅱ406，从而为下一次的驱动做准备；由于棘轮棘爪的作用，第一转动轮Ⅰ407不会倒转；此外，第二转盘Ⅱ504404设有保持弹簧Ⅰ415及保持弹簧Ⅱ416，所述保持弹簧Ⅰ415与第一棘爪Ⅰ409相连并保持第一棘爪Ⅰ409与第一转动轮Ⅰ407的接触，保持弹簧Ⅱ416与第一棘爪Ⅱ410相连并保持第一棘爪Ⅱ410与第一转动轮Ⅰ407的接触；保持弹簧Ⅰ415及保持弹簧Ⅱ416分别作为第一棘爪Ⅰ409及第一棘爪Ⅱ410上的复位件，使得第一棘爪Ⅰ409及第一棘爪Ⅱ410始终与第一转动轮Ⅰ407相接触，从而保持第一转动轮Ⅰ407只能向一个方向旋转。

本实施例中，与上述同理，所述第二转动轮507为外棘轮结构，所述第二转盘Ⅰ503上设有用于与第二转动轮507配合并单向驱动第二转动轮507的第二棘爪Ⅰ509，所述第二转盘Ⅱ504上设有用于与第二转动轮507配合并单向驱动第二转动轮507的第二棘爪Ⅱ510；所述第二转盘Ⅰ503上朝向第二转盘Ⅱ504的一端面垂直设有一第二定位杆Ⅰ511，所述第二棘爪Ⅰ509的一端连接于第二定位杆Ⅰ511；所述所述第二转盘Ⅱ504上朝向第二转动轮507的一端面垂直设有一第二定位杆Ⅱ512，所述第二棘爪Ⅱ510的一端连接于第二定位杆Ⅱ512；所述第二转盘Ⅱ504上设有第二弧形通槽514a，所述第二定位杆Ⅰ511从第二弧形通槽514a穿过后与第二棘爪Ⅰ509相连；所述第二固定盘501上设有第二复位弹簧Ⅰ513及第二复位弹簧II514，所述第二SMA丝Ⅰ505由缩短状态转变为正常状态时第二复位弹簧Ⅰ513拉动第二转盘Ⅰ503旋转并复位，所述第二SMA丝II506由缩短状态转变为正常状态时第二复位弹簧II514拉动第二转盘II504旋转并复位。

本实施例中，所述中间转动轮601为内棘轮结构，在中间转动轮601的内部设有与其内齿配合的内棘爪605，所述内棘爪605安装在一圆柱件606上；所述输出转轴508为花键轴结构，所述圆柱件606的中部设有供输出转轴508插入并通过花键固定连接的内定位孔607；内棘爪605通过中间复位弹簧608进行复位。

本实施例中，所述第二固定盘501的另一侧设有散热机构；所述散热机构包括盖体Ⅰ515、盖体II516及风扇517，所述盖体Ⅰ515的一端面与第二固定盘501及第一固定盘401相连、另一端面设有用于与盖体Ⅱ516螺纹连接的螺纹盖518，所述风扇517安装在盖体II516中，所述盖体Ⅰ515及第二固定盘501上设有通风孔519；盖体Ⅰ515与盖体Ⅱ516螺纹连接，还可根据需要调节风扇517位置；风扇517驱动后产生的散热气流通过通风孔519输送到第二SMA丝Ⅰ505及第二SMA丝II506的位置，从而提高其散热效率；盖体Ⅰ515可为法兰盘结构。

本实施例中，上述所有SMA丝均可为复合结构，该复合结构包括丝体701及套在丝体701外的套管702，所述套管702采用柔性绝缘材料制成，且所述丝体701与套管702之间填充有硅胶703；丝体701采用镍-钛形状记忆合金材料制成；硅胶703提高丝体701的散热和冷却速度；套管702对内部的丝体701及硅胶703形成防护。

最后说明的是，本文应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想，在不脱离本发明原理的情况下，还可对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于形状记忆合金的扭矩扳手，包括依次连接的扳手头、用于驱动扳手头的驱动装置、扳手柄和手持操作机构，其特征在于：

所述扳手柄包括分别设于其两端的用于与驱动装置相连的第一连接盘和用于与手持操作机构相连的第二连接盘，所述第一连接盘与第二连接盘通过多条柄部SMA丝连接，所述柄部SMA丝外套设有柄部复位弹簧，所述第一连接盘与第二连接盘之间还设有至少一个安装盘，所述安装盘上设有用于供柄部复位弹簧穿过并安装的安装孔；

所述驱动装置包括第一SMA驱动器，所述第一SMA驱动器包括第一固定盘及设在第一固定盘上的第一安装座、第一转盘Ⅰ、第一转盘Ⅱ、第一SMA丝Ⅰ、第一SMA丝Ⅱ、第一转动轮Ⅰ和第一转动轮Ⅱ，所述第一转盘Ⅰ、第一转盘II及第一转动轮Ⅰ由内至外依次相对设置且独立转动；

所述第一SMA丝Ⅰ的一端固定于第一安装座、另一端固定于第一转盘Ⅰ，且所述第一SMA丝Ⅰ由正常状态转变为缩短状态时拉动第一转盘Ⅰ带动第一转动轮Ⅰ旋转；所述SMA丝II的一端固定于第一安装座、另一端固定于第一转盘II，且所述SMA丝II由正常状态转变为缩短状态时拉动第一转盘II带动第一转动轮Ⅰ旋转；所述第一转动轮Ⅰ的中部设有空腔Ⅰ，所述第一转动轮II安装在空腔Ⅰ中并由第一转动轮Ⅰ通过第一传动组件驱动旋转；所述第一SMA丝Ⅰ与SMA丝II并列布置，使得第一转盘Ⅰ与第一转盘II具有相同的旋转方向；

所述第一转动轮II的中部垂直连接有一与其同步转动的动力输出轴，所述动力输出轴与扳手头固定连接。

2.根据权利要求1所述的基于形状记忆合金的扭矩扳手，其特征在于：

所述驱动装置还包括第二SMA驱动器；所述第二SMA驱动器包括第二固定盘及设在第二固定盘一侧的第二安装座、第二转盘Ⅰ、第二转盘II、第二SMA丝Ⅰ、第二SMA丝II及第二转动轮，所述第二转盘Ⅰ、第二转盘II及第二转动轮由内至外依次相对设置且独立转动；所述第二SMA丝Ⅰ的一端固定于第二安装座、另一端固定于第二转盘Ⅰ，且所述第二SMA丝Ⅰ由正常状态转变为缩短状态时拉动第二转盘Ⅰ带动第二转动轮旋转；所述第二SMA丝II的一端固定于第二安装座、另一端固定于第二转盘II，且所述第二SMA丝II由正常状态转变为缩短状态时拉动第二转盘II带动第二转动轮旋转；所述第二SMA丝Ⅰ与第二SMA丝II并列布置，使得第二转盘Ⅰ与第二转盘II具有相同的旋转方向，且第一转盘II与第二转盘II相对设置并具有相反的旋转方向；

所述第二转动轮的中心垂直连接有与其同步转动的输出转轴；所述输出转轴连接有与其同步转动的中间转动轮；

所述第一转动轮II的中部设有空腔Ⅱ，所述中间转动轮安装在空腔II中并通过第二传动组件驱动第一转动轮II旋转。

3.根据权利要求2所述的基于形状记忆合金的扭矩扳手，其特征在于：

所述第一转动轮II的外周均匀分布有“L”形的第一缺口，所述空腔Ⅰ呈圆形，且第一缺口与空腔Ⅰ的腔壁之间形成第一楔形空间；所述第一传动组件包括设在各第一楔形空间中的第一传动弹簧及第一传动滚珠，所述第一传动弹簧的一端抵在第一转动轮II上、另一端抵在第一传动滚珠上，所述第一传动滚珠由第一传动弹簧压向第一楔形空间的狭窄区且通过摩擦传动的方式将第一转动轮Ⅰ的转矩传至第一转动轮II。

4.根据权利要求3所述的基于形状记忆合金的扭矩扳手，其特征在于：

所述中间转动轮的外周均匀分布有“L”形的第二缺口，所述空腔Ⅰ呈圆形，且第二缺口与空腔Ⅰ的腔壁之间形成第二楔形空间；所述第二传动组件包括设在各第二楔形空间中的第二传动弹簧及第二传动滚珠，所述第二传动弹簧的一端抵在中间转动轮上、另一端抵在第二传动滚珠上，所述第二传动滚珠由第二传动弹簧压向第二楔形空间的狭窄区且通过摩擦传动的方式将中间转动轮的转矩传至第一转动轮II。

5.根据权利要求4所述的基于形状记忆合金的扭矩扳手，其特征在于：

所述第一转动轮Ⅰ为外棘轮结构，所述第一转盘Ⅰ上设有用于与第一转动轮Ⅰ配合并单向驱动第一转动轮Ⅰ的第一棘爪Ⅰ，所述第一转盘II上设有用于与第一转动轮Ⅰ配合并单向驱动第一转动轮Ⅰ的第一棘爪II；所述第一转盘Ⅰ上朝向第一转盘II的一端面垂直设有一第一定位杆Ⅰ，所述第一棘爪Ⅰ的一端连接于第一定位杆Ⅰ；所述所述第一转盘Ⅱ上朝向第一转动轮Ⅰ的一端面垂直设有一第一定位杆Ⅱ，所述第一棘爪Ⅱ的一端连接于第一定位杆Ⅱ；所述第一转盘Ⅱ上设有第一弧形通槽，所述第一定位杆Ⅰ从第一弧形通槽穿过后与第一棘爪Ⅰ相连。

6.根据权利要求5所述的基于形状记忆合金的扭矩扳手，其特征在于：

所述第一固定盘上设有第一复位弹簧Ⅰ及第一复位弹簧Ⅱ，所述第一SMA丝Ⅰ由缩短状态转变为正常状态时第一复位弹簧Ⅰ拉动第一转盘Ⅰ旋转并复位，所述SMA丝Ⅱ由缩短状态转变为正常状态时第一复位弹簧Ⅱ拉动第一转盘Ⅱ旋转并复位。

7.根据权利要求6所述的基于形状记忆合金的扭矩扳手，其特征在于：

所述第二转动轮为外棘轮结构，所述第二转盘Ⅰ上设有用于与第二转动轮配合并单向驱动第二转动轮的第二棘爪Ⅰ，所述第二转盘Ⅱ上设有用于与第二转动轮配合并单向驱动第二转动轮的第二棘爪Ⅱ；所述第二转盘Ⅰ上朝向第二转盘Ⅱ的一端面垂直设有一第二定位杆Ⅰ，所述第二棘爪Ⅰ的一端连接于第二定位杆Ⅰ；所述所述第二转盘Ⅱ上朝向第二转动轮的一端面垂直设有一第二定位杆Ⅱ，所述第二棘爪Ⅱ的一端连接于第二定位杆Ⅱ；所述第二转盘Ⅱ上设有第二弧形通槽，所述第二定位杆Ⅰ从第二弧形通槽穿过后与第二棘爪Ⅰ相连。

8.根据权利要求7所述的基于形状记忆合金的扭矩扳手，其特征在于：

所述第二固定盘上设有第二复位弹簧Ⅰ及第二复位弹簧Ⅱ，所述第二SMA丝Ⅰ由缩短状态转变为正常状态时第二复位弹簧Ⅰ拉动第二转盘Ⅰ旋转并复位，所述第二SMA丝Ⅱ由缩短状态转变为正常状态时第二复位弹簧Ⅱ拉动第二转盘Ⅱ旋转并复位。

9.根据权利要求8所述的基于形状记忆合金的扭矩扳手，其特征在于：

所述中间转动轮为内棘轮结构，在中间转动轮的内部设有与其内齿配合的内棘爪，所述内棘爪安装在一圆柱件上；所述输出转轴为花键轴结构，所述圆柱件的中部设有供输出转轴插入并通过花键固定连接的内定位孔。

10.根据权利要求9所述的基于形状记忆合金的扭矩扳手，其特征在于：

所述第二固定盘的另一侧设有散热机构；所述散热机构包括盖体Ⅰ、盖体Ⅱ及风扇，所述盖体Ⅰ的一端面与第二固定盘及第一固定盘相连、另一端面设有用于与盖体Ⅱ螺纹连接的螺纹盖，所述风扇安装在盖体Ⅱ中，所述盖体Ⅰ及第二固定盘上设有通风孔。