淺談狹小空間旋擰扳手的設計推廣和應用

（沈陽黎明航空發動機（集團）有限責任公司，遼寧 沈陽 110043）

1 概述

裝配制造業的發展水平是衡量一個企業實力的重要標志，反映出企業在制造技術、工藝設計、加工制造等方面的綜合能力，而在裝配制造過程中，扳手由于其獨特的工具性能和較高的性價比已在裝配行業中大量應用，但在一些特殊要求的結構，普通的扳手顯得力不從心，在加工某特種零件時，常因其結構復雜，而無法實現緊固、限力等性能參數，例如在組裝某渦輪盤時，因渦輪盤結構空隙狹小，一般的扳手無法進入也無法接觸旋轉擰緊螺帽。在多年加工過程的實踐中，由車輛結構裝配的啟發，經過研究和多次試驗設計了一種專用扳手，滿足了在狹小空間裝配要求。專用扳手的結構一側為手柄下面連接一個帶齒型的轉輪，另一側面為齒型內孔于螺帽相配合的內型轉輪，中間利用齒型帶帶動兩個轉輪轉動。由手柄通過齒輪和齒型帶將作用力傳到另一個齒輪，實現裝配要求，而扳手并不做旋轉運動節省了扳手在旋轉時所用的空間，解決類似渦輪盤空間狹小裝配難題。

2 技術領先領域

本文涉及機械裝配加工領域，對利用普通扳手無法實現的裝配結構進行研究，開發專用扳手實現狹窄空間的裝配要求。其中對一種狹小空間的專用扳手進行介紹，結合裝配渦輪盤結構特點，利用手柄通過齒輪和齒型帶將作用力傳到另一個齒輪，實現裝配要求，而扳手并不做旋轉運動節省了扳手在旋轉時所用的空間，實現裝配結構的技術要求。

3 實際工作狀況

所需擰緊裝配位置距渦輪盤中心盤口邊緣橫向距離為120mm，縱向距離為80mm，盤口直徑50 mm，且盤于盤之間距離不足30 mm。普通扳手平面作業可實現縱向距離為100 mm，利用普通扳手不能達到工作位置，普通扳手需旋轉力矩角度為30°，盤口直徑在50 mm內不允許超過20°，無法實現二次旋轉擰緊工作，同時零件空間為垂直圓孔，下部直徑240mm處36個螺帽且無旋轉空間，無法施力擰緊螺母。

4 設計構想

以制造出精確的合格產品或零件為理論基礎，合理設計和利用特種扳手的操作范圍、緊固螺帽的特點，合理設計加工出符合現場實用，來保證產品的質量、技術條件、使用性能。

為了實現所訴發明目的本發明采用如下設計構想：

4.1 由于螺帽處于盤口下80mm處，因此設計一個長100mm的手柄，上端安裝一個80mm的橫桿，下端為四方的圓柱型手柄，將工作力由上部的橫桿通過手柄下端的四方傳遞給下部的主動機構，以完成縱向距離80mm的力矩傳遞。

4.2 主動機構采用中心四方齒輪，用線切割機一次割出齒型與中間的方孔，方孔與手柄相配，上端面車加工出凸臺用于固定支撐架和用于安裝卡環的環槽，將齒輪固定在支撐架上，并將上下加裝兩個保護蓋板，以防止齒型帶在旋轉時脫落，實現將工作力由手柄通過齒輪傳遞給齒型帶，完成縱向力矩轉化為橫向力矩。

4.3 傳動機構采用異型齒型帶，定位準確，傳動時不丟轉、不損失傳動力的特點，同時可隨時改變傳動方向，因此根據齒輪的要求選取一款齒型帶，用來將傳動力傳遞于齒輪，以完成力矩由盤口處傳遞到距離120mm的螺帽處。

4.4 從動機構采用中心與螺帽形狀一樣的齒輪，用線切割機一次割出齒型與中間的方孔，方孔與螺帽相配，結構與主動機構相似，上端面車加工出凸臺用于固定支撐架和用于安裝卡環的環槽，將齒輪固定在支撐架上，上下加裝兩個保護蓋板，以防止齒型帶在旋轉時脫落，以將工作力由齒型帶通過齒輪傳遞給螺母，以完成力矩的擰緊或松開螺母的力矩傳遞。

4.5 支承機構采用兩個一端帶孔的固定板，各固定主動機構和從動機構，兩塊固定板另一端用螺釘固定，可隨時調整齒型帶的松緊，以達到最佳的傳遞力矩作用。

4.6 在手柄橫桿端加做一個標準方孔，可以與限力扳手一起使用從而達到限制螺帽力矩的目的。

5 結構示意圖及說明

專用扳手總圖結構圖（圖1）：

6 實際動作過程說明

結合專用扳手結構圖分析說明，當給手柄桿一個旋轉的擰緊力，擰緊力將由手柄桿傳到下端齒型輪，齒型輪將產生旋轉帶動齒型帶在扳手體上做旋轉運動，同時齒型帶也帶動前面的齒型輪作旋轉運動擰緊螺帽。當給手柄桿一個反方向的擰緊力，反方向擰緊力由手柄桿傳到下端齒型輪后，齒型輪將產生反方向旋轉帶動齒型帶在扳手體上做反方向旋轉運動，同時齒型帶也帶動前面的齒型輪作反方向旋轉運動擰松螺帽。這樣也就實現了扳手體不做任何運動就可以完成螺帽的松緊動作，達到了專用扳手的設計目的。

7 應用情況及前景

本文涉及機械裝配加工領域，對利用普通扳手無法實現的裝配結構進行研究，開發專用扳手實現狹窄空間的裝配要求。本發明的專用扳手已應用于航空產品制造過程中，對于其他機械制造行業具有可推廣意義，據調查市場上沒有類似產品。

[1]濮良貴，紀名剛.機械設計[M].北京:高等教育出版社，2006.

[2]鄒慧君等.機械產品概念設計及其方法綜述[J].機械設計與研究，1998.(2):9-12.

[3]徐起賀.機械創新設計.北京:機械工業出版社[M].2009.

[4]鄒慧君.機械運動方案設計手冊[M].上海:上海交通大學出版社，1996.