随着科学技术的迅速发展,传感器技术已经广泛应用于测量、控制及信息等领域,并且已成为高新技术的核心技术之一。在各种传感器中,六维力与力矩传感器以其能够感知外力和力矩的全部信息而成为最重要的一类传感器。研制满足一定应用场合的、高性能的六维力传感器具有重要的工程实践意义。本文针对一种新型的整体预紧并联结构六维力传感器进行结构设计和性能研究,主要研究内容如下:首先,确定了新型整体预紧式六维力传感器的设计方案,推导了空间刚体受单向约束力保持平衡时,受力个数的范围;建立了传感器的理论数学模型,确定传感器的六个结构参数,并推导出一阶静力影响系数矩阵表达式。其次,依据所建立的理论模型结合给定量程确定了传感器的结构参数;采用可视化的三维设计软件,对传感器的机械结构进行了系统设计,并通过有限元分析软件对传感器的关键部件进行校核和优化,最终确定了整体预紧并联结构六维力传感器的实体模型。再次,通过Kane方法建立六维力传感器的动力学方程,并将其转化为振动方程,再由振动学理论求解了传感器固有频率和模态向量。最后,采用动力学分析软件ADAMS对传感器进行动力学性能仿真分析。通过建立刚—柔混合模型和弹性分支模型两种方法,分别对传感器进行了动态特性分析,并将得出的结果进行比较;另外采用ADAMS/Vibration振动模块对传感器进行了受迫振动仿真分析。