宫海彬，苏 建，徐 观，张栋林，张益瑞

（吉林大学 交通学院，长春 130022）

0 引 言

高速列车技术的快速发展对转向架的动力学性能的研究提出了更严格的要求，而转向架刚度参数的精确测定，是其动力学性能分析和优化的重要保证［1］。

由于运动平台的惯性、位姿变化及连接阻尼等因素的影响，根据安装在作动器上的力传感器的载荷信息不能直接精确测量被测件的加载载荷。为了进行转向架刚度测试，需将三维力传感器布置在运动平台与被测件之间，从而直接测量加载载荷。在测量中常用的多维力传感器分为压电式和电阻应变片式两种。瑞士Kistler研发的基于压电效应的多维力传感器，可以对准静态和高动态载荷进行测量［2］；美国ATI公司基于低噪声的硅应变原理，开发了六维力传感器［3］；Sorli、Dwarakanath、姚建涛等研究了Stewart型并联结构的多维力传感器［4－6］，该类型传感器结构紧凑，对称性好，但结构复杂、不易标定。Watson、吴强、唐毅等开发了基于三垂直筋式、方柱式、整体四柱式、十字梁式等不同结构的整体式弹性体的多维力传感器［7－9］，这些传感器往往通过测量拉伸、压缩和弯曲时产生的正应力实现载荷测量。存在抗偏心和侧向载荷能力差、灵敏度受加力点位置影响大，拉、压循环加载时灵敏度偏差大等缺点。

为了满足转向架刚度测试对测力传感器抗偏载、测量精度以及结构刚度等的要求，本文设计了一种基于剪切应力测量原理的轮辐与中心销柱组合的整体式三维力传感器，在此基础上设计了一种用4个传感器并联的三维测力平台，研发了相应的三维力标定装置，对三维测力平台进行标定。……