先导式比例减压阀是压力型电液比例控制系统中重要的控制元件,实现了系统中高压输入到低压输出的转变功能。比例减压阀各项性能的优劣决定了电液比例控制系统的好坏,优化比例减压阀的性能,将有助于电液比例控制系统的进一步发展。目前,开环比例减压阀在市场中仍有较大的需求,但这种比例减压阀存在初始调节压力波动大等不足,不能在一些控制精度要求高的系统中使用,这种不足严重阻碍了比例减压阀的发展。针对这一问题,本文通过对某款比例减压阀结构特点与工作原理进行了分析,研究了先导阀芯、主阀芯与比例电磁铁的力学特性,从而建立了比例减压阀的数学模型,并推导了传递函数方框图。分析发现:比例减压阀整体呈现开环控制,但先导阀与主阀存在压力闭环控制。运用AMESim软件对比例减压阀进行了建模,分析了主要结构参数对其动静态特性的影响。研究结果表明:弹簧刚度、先导流量稳定器阻尼孔直径与主阀芯阻尼孔直径对比例减压阀动静态特性有显著影响。利用正交试验设计与数值模拟的方法,以弹簧刚度、先导流量稳定器阻尼孔直径与主阀芯阻尼孔直径为影响因素,以压力超调量、稳定时间、响应时间为指标,对其结构进行改进,从而优化比例减压阀的动态特性。最终得出最优结构参数是,先导流量稳定器阻尼孔直径0.7mm、主阀芯阻尼孔直径0.3mm、弹簧刚度2.6 N/mm。与优化前相比比例减压阀超调量降低了160.80%,响应时间、稳定时间略有增大,但满足使用要求。利用现有的试验台对优化后的比例减压阀进行测试,试验结果表明:优化后的比例减压阀稳态压力控制特性良好,抗负载变化能力强,压力超调量小,符合新工况的使用要求,实现了优化目的。本文综合运用原理分析、数学建模、计算机仿真与正交试验,研究了比例减压阀的动静态特性,并对其进行了结构参数优化。本文研究方法与结论为比例阀的改进提供了重要的参考。