在车辆的设计领域，质心位置对汽车的安全性能的影响较大。侧倾法是实现多轴汽车质心测量的新方法之一，测量过程的核心是要求轮荷测量仪在倾斜状态下有较高的测量精度。由于在倾斜状态下测量轮荷时，作用在测量仪上切向力与法向力对其弹性体应变部位的输出产生耦合的作用，因此实现轮荷测量仪的解耦成为本课题的关键。首先，阐述了轮荷测量原理，并根据测量仪在测量轮荷时的实际工况，建立测量台弹性体在水平、斜状两种状态下的力学模型。通过理论分析和计算，推导出弹性体的约束反力和测量台的应变输出与载荷的关系。分析弹性体在倾斜状态下，受到切向分力时通槽部位的应变输出变化情况，研究其耦合机理；分析结果证明弹性体可以在结构上实现解耦，并自动补偿由温度引起的耦合量。其次，对比研究2Cr13、40CrNiMoA、0Cr17Ni4Cu4Nb三种钢材和硬铝合金这四种材料的力学性能。先采用梁的简化模型，分别进行理论计算、有限元仿真分析和实验研究。四种材料的实验结果对比验证有限元仿真过程的有效性，并为弹性体材料的选择提供依据。合理选择弹性体的材料，以改善弹性体的力学性能，同时降低由材料力学性能差异引起的滞后性、蠕变，从而减小测量仪的测量误差。再次，利用ANSYS软件的批处理功能，通过APDL编写命令流程序，采用单因素和多因素两种方法对弹性体结构参数进行灵敏度、重量两个目标函数的优化设计。优化求解，得到目标函数与解序列间的关系曲线，最终确定弹性体结构尺寸的最佳组合。这样提高了测量仪的测量范围并且减轻了仪器自身的重量。最后，按照弹性体优化尺寸制作测量台，并组建成测量仪系统。采用砝码加载的方式，在水平状态下标定测量仪的工作曲线。同时在可倾斜的卡具上检定了测量仪水平工况下的测量精度和倾斜工况下的解耦精度。