由于重工业发展需求,大力值的测量设备额定载荷要求越来越大。但对于大力值的溯源问题,目前世界量程最大的液压式力标准机才20MN,而且通过静重机、液压式标准机等来实现大力值的溯源,成本高、体积大、不易操作。同时,目前标准机对于超过其量程的超大量程的测力叠加系统无法满量程的校准,从而无法获知其测量不确定度评定的准确值。目前,叠加式力标准装置对上述问题能给出一个有效的解决方案。论文基于叠加系统的结构原理,分析了叠加系统结构可能存在的寄生分量及旋转效应引起的原因;通过建立均力结构的力值传递力学模型,提出将柱式负荷传感器端面上水平附加侧向力的波动量作为数值模拟分析方位误差的评估指标并给出的数学模型——与方位角相关的正弦函数。基于有限单元法,建立点面接触方式和面面接触方式的叠加系统有限元模型。通过对比承压板刚度、轴承座高度和均力板的刚度对旋转效应的影响,深入探讨力值在叠加系统结构中的传递规律;同时,为叠加系统的结构优化设计提供理论依据。在此基础上,对两种接触方式下的承压板刚度、轴承底座高度、均力板刚度分别进行试验分析,通过试验数据处理结果与模拟分析进行比较,验证了接触方式、结构参数尺寸对测量结果的影响规律,从而揭示力值在测力叠加系统结构中的传递机理。将上述性能最优的测力叠加系统作为300kN叠加机的标准器,并采用国内该规格标准测力仪的最高标准——中国测试技术研究院的标准测力仪对整机进行校准,以验证其是否达到预期技术指标要求。数值模拟评估指标的验证为测力叠加结构的优化设计提供了理论依据,大大降低了设计成本,同时有利于理解力值在叠加系统中的传递规律。此外,测力叠加系统可作为叠加机力值的传递参考标准应用,为今后将该原理扩展应用于超大量程力标准机的建立提供理论依据。