贾世宇，郑 路，荀 浩，隗 镔

数显力矩扳手可以实时显示使用中测得的扭矩。为此，需要在扳手上安装扭矩传感器、电池、传感器模块、显示屏等单元，这些元器件占用扳手很大空间。如果设计体积更小的扳手，必然要减小传感器的体积，由此将导致扳手测量范围减小。

为此，需要对电器件及壳体材料进行优化。于是笔者提出用薄膜应变片测量扭矩，以降低应变模块体积，同时提出用铝合金加工壳体，以此，在不影响现有扳手性能的前提下，减轻扳手的重量。

薄膜应变片是一种体积小，质量轻，易变形的微型传感器，可广泛应用于检测单元小，变形细微的场合中。

铝合金具有密度小、强度高、抗腐蚀、工艺成形性好和价格低廉等优点。[1]用来制作扳手壳体时，不仅易加工，而且制作的扳手壳体更加轻巧。为得到理想的数显力矩扳手，笔者从壳体加工及传感器系统两方面进行优化设计。

1 扳手设计

采用薄膜应变片代替扭力传感器，需要重新设计壳体（见图1）。

图1 扳手结构

新型扳手分为硬件和测量系统两部分组成。

硬件部分 包括扳手壳体（见图2） 及“S”型体。

图2 壳体设计图

测量系统 包括薄膜应变片、应变传感器模块、电源和数显表。

该壳体由壳体腔体与“S”型体连接而成。图中壳体的右端为把手，左端的“S”型体具有施加扭矩及测量扭矩的作用。将薄膜应变片粘贴在“S”形体上，在“S”形体受到扭矩作用时，会产生拉伸与压缩变形，带动薄膜应变片发生形变，薄膜应变片变形后其阻值发生改变，导致测量系统中的电压发生变化，通过输出电信号实现测量扭矩的目的。……