摘 要：文章设计了一种新型的汽车三维力传感器，主要用于汽车悬架衬套三维力Fx、Fy、Fz的采集。首先，基于衬套原始结构设计了梁式结构弹性体，分析了三维力传感器的设计原理。其次，采用有限元方法对传感器进行结构静力仿真，根据应变云图确定最佳贴片位置，提取等效节点处应变值，组建惠斯顿全桥测试Fx、Fy、Fz。最后，利用MTS单轴试验台进行静态标定试验，实验结果表明：除Fx作用时Fz桥路的耦合误差较大外，其余桥路耦合误差不超过7.984%，非线性误差不超过3.519%。有限元结果与实验结果进行对比，两者误差不超过17.27%。采用最小二乘法静态线性解耦，并进行显著性检验，检验结果表明系统在显著性水平α=0.05时线性效果显著。分析可知该传感器结构简单、易于标定，线性度好，可以用于悬架衬套三维力采集。

关键词：悬架衬套 三维力传感器 有限元分析

作为悬架C特性研究的核心零件，衬套受载对NVH、载荷、操稳和平顺性等整车特性的研究尤为关键[1]。然而，衬套的载荷水平目前主要基于整车动力学仿真大致评估，缺少有效的工具精准获取。力传感器作为汽车零件受力采集的主要工具，在直接采集衬套载荷中扮演重要角色。标准力传感器虽然可实现高精度的测量，但由于受待测零件结构、安装位置、角度以及空间大小等因素的限制，往往需大幅更改零件结构，成本高，周期长，而且经常会出现实车测试干涉导致传感器损坏使得测试结果可信度低的问题。

文章针对衬套设计三维力传感器，该传感器结构简单、易于标定、成本低，可直接安装于悬架连杆和摆臂上，能够真实地获得衬套的载荷谱，并为衬套及悬架系统的设计提供参考数据。……