高速开关阀自20世纪80年代发展以来越来越受到各发达国家的重视并投入了大量资金进行相关的研究,因此各国在高速开关阀的研究方面也取得了突出的成果,现已发展为较成熟的液压技术且已经广泛应用于现代航空航天、汽车燃油喷射系统、船舶等重要领域。相对于国内外的液压元件,国内阮健教授团队采用的伺服螺旋机构的液压阀独树一帜,其阀芯的驱动采用液压放大的二级驱动方式,主要的实现原理是阀体内部具有敏感腔、高低压孔和感受通道,敏感腔与工作腔压力相等下保持平衡,感受通道通过高低压孔连接敏感腔和工作腔,当阀芯在外力驱动下发生转动同时改变高低压孔与感受通道的沟通面积,敏感腔和工作腔的压力不相等并发生轴向移动。具有体积小、流量大、抗污染能力强等优点。本论文以伺服机构原理为基础,阀体的小型化为研究对象,总结过去二维电磁开关阀的技术特点和发展现状,设计了两款插装式小型2D电磁开关阀并对两种方案进行了以下几点研究。(1)根据相应的技术要求设计了两种机载二维(2D)电液换向阀,提出了两种不同工作原理的电液换向阀设计方案,并完成了其阀体结构及电机械转换器等模块的结构设计。(2)其中一款在电-机械转换器上创新地采用六齿型旋转电磁铁结构,六齿形旋转电磁铁集成在阀体内部;另一款在第一款基础上进行了第二次创新,主要增加了调零机构和弹簧板复位机构,对两种2D电磁开关阀建立了理论模型,并通过有限元电磁分析软件Maxwell对旋转电磁铁的工作气隙、齿角数、非工作气隙等结构参数进行修正,并获得了具有较好的动静态特性的电磁铁和较大的扭矩力。(3)对插装式二维(2D)电磁开关阀的阀芯耐压强度、阀口开度、阀芯驱动力、复位弹簧、调零机构等重要结构和部件进行校核计算。(4)针对小型插装式二维(2D)电磁开关阀的工作原理设计了相应的实验方案,并对电磁铁的输出特性和阶跃响应特性进行了实验研究。