针对现有的2D阀用动铁式力矩马达中位调节困难的问题,设计了一种利用定转子之间齿槽转矩进行中位调节的爪极式磁悬浮力矩马达。首先通过建立电磁特性仿真模型分析比较了矩形爪极和梯形爪极的电磁转矩和齿槽转矩,从而确定了爪极式磁悬浮力矩马达的拓扑结构。随后基于等效磁路法推导出了该力矩马达电磁转矩的定性公式,并设计了一个正交试验以确定设计参数对电磁转矩的敏感性。依据仿真优化后的结构参数加工了实验样机,搭建了实验测试台对该力矩马达的齿槽转矩和电磁转矩的矩角特性进行测试。结果表明该力矩马达的电磁转矩随转角减小,具有正磁弹簧刚度,并且能够有效的利用齿槽转矩进行中位调节。

二维(2D)阀的阀芯具有周向转动和轴向移动的2个自由度,可实现先导控制和功率放大。其先导级阀口因节流会产生气穴,引起阀芯振动并伴有噪声,直接影响阀的稳定性。为研究2D阀先导级处气穴现象及其影响因素,开发了一套可视化实验装置,结合两相流仿真研究,验证了气穴现象与阀口开度、敏感腔体积、节流口形状、入口压力关系密切。结果表明2D阀先导级高压节流口处的气体体积随阀口开度的增加而减少,直至消失;随入口压力增加,气体体积的变化近似呈线性增长趋势;随着敏感腔体积的增大而显著增加,平均增长速度达62%,且气体分布变得不规则;矩形节流口比弓形节流口处的气穴受入口压力等因素的影响较大,弓形节流口在入口压力增加时,气体体积增量仅为矩形的8%;同时发现,随着气体在感受通道内的扩散,气体边界从最初的类矩形变成多段不规则形状。...

电液激振试验台是在振动机架上安装电液激振器，由激振器产生激振力，作用在实验对象的某一局部区域，使其产生强迫振动。该文根据液压马达的大功率、大扭矩的特点，提出了一种由马达驱动高频激振阀的新型电液激振试验台研究方法。该方法主要是通过液压马达对2D激振阀阀芯的旋转进行驱动，采用流量阀控制进入马达的流量达到控制阀芯转速的目的。应用流体动力学和系统动力学理论建立电液激振试验台数学模型，对建立的试验台进行实验研究，同时测得液压缸活塞输出的激振力波形。实验表明：该试验台可以大幅度地提高激振频率，达到1200Hz以上的激振频率，激振输出波形近似为一正弦波。马达驱动2D阀的新型电液激振试验台是提高液压振动的激振频率的有效途径。

提出了一种滚珠丝杠型压扭联轴器,该联轴器能将输出力放大约20倍,有效地解决了因比例电磁铁磁饱和造成直动比例方向阀无法实现大流量的问题。该联轴器将2D方向阀和比例电磁铁相连接,利用压扭放大驱动技术,将电磁力转化为阀芯左右两端不平衡的液压力,以克服摩擦力、卡紧力和液动力等非线性因素的影响。对主阀P-A处与导控级的压力分布和流场分布进行了仿真分析,理论与实验研究表明：压扭联轴器有效地放大了电磁力,在流量约为210L/min的情况下,阀的阶跃响应约为0.35s,该阀-90°频率为4Hz左右。叠加一定颤振对改善阀的阶跃响应不明显,但能较好保证阀芯位移与电磁铁位移之间的跟随性。

阐述了2D数字伺服阀的工作原理，建立了电一机械转换器的数学模型并进行了仿真分析，设计了2D数字伺服阀控制器，并对电一机械转换器及样阀进行了实验研究。理论和实验结果均表明，该电一机械转换器具有良好的频率特性，-3dB、-90°处的频宽约为250Hz。2D数字伺服阀在25％的最大阀开口下对应-3dB的频宽约为130Hz。

为实现伺服阀的大流量,采用了2D阀的结构方案.2D阀利用伺服螺旋机构将阀芯的旋转运动转化为阀芯的直线运动,从而实现伺服阀的液压功率放大.采用步进电机作为电-机械转换器来驱动阀芯转动,为使阀芯获得较大的扭矩,采用了较大的传动比.设计了零位保持机构保证了伺服阀工作的稳定性和零位调节的精确性.对伺服阀的阀芯进行了力学分析,并建立了数学模型.最后利用MATLAB进行了仿真研究,仿真结果理想,符合设计要求.

阐述了一种新型2D电液比例方向阀的结构和工作原理。对基于该工作原理制成的4台6mm通径2D电液比例方向阀样阀进行实验研究．测试了阀在7MPa系统压力下的空载流量特性。研究结果表明这种2D比例方向阀具有良好的流量特性。

压扭联轴器是2D电液比例换向阀机构中最为关键的部件。传统直动式电液比例换向阀由于比例电磁铁推力有限,无法实现高压大流量控制,针对此现象,在保证直动式阀结构简单基础上,设计了一体式弹性压扭联轴器,通过其自身的材料和几何变形,将比例电磁铁的直线推力转为阀芯的扭转力矩,应用ANSYS软件进行仿真,结果显示：在比例电磁铁输入直线推力80 N、输入位移为2 mm时,输出扭矩为2 N·m,在无摩擦的情况下实现了力的放大,仿真结果对优化其结构具有一定理论参考价值。

为解决高速开关阀响应速度和大流量之间的矛盾设计一种先导式结构的高速开关阀。先导控制阀采用高频响大流量的2D数字伺服阀主阀则采用滑阀结构并通过并联阀口双节流边的输出结构来提高开关阀的流量。在阐述该开关阀的工作原理和结构的基础上对该阀进行了零位泄漏特性、阀口流动特性以及阀芯动态响应特性的实验研究。结果表明:在系统压力为15 MPa时阀口开启时间为16.75 ms关闭时间为25 ms;在开关阀的阀口压力差为2 MPa时该阀的输出流量约为3 100 L/min。

阐述了2D数字伺服阀的工作原理，建立了电一机械转换器的数学模型并进行了仿真分析，设计了2D数字伺服阀控制器，并对电一机械转换器及样阀进行了实验研究。理论和实验结果均表明，该电一机械转换器具有良好的频率特性，-3dB、-90°处的频宽约为250Hz。2D数字伺服阀在25％的最大阀开口下对应-3dB的频宽约为130Hz。