随着电液控制元件性能的不断提高,比例控制技术和二通插装技术相结合得到了极大的发展。与传统的管式、板式、叠加式安装阀相比,插装阀更符合模块化、可配组、开放式和集成化的发展趋势。当前二通插装阀主要应用于高压大流量场合,在中等流量场合主要还是依靠传统的板式、叠加式阀。因此在中等流量场合对二通插装阀进行研究对促进二通插装阀的发展具有重要的意义。论文以中等流量插装式比例溢流阀为研究对象,通过多学科优化设计方法对插装式比例溢流阀的总体方案、阻尼网络、结构参数进行系统的研究,研制了插装式比例溢流阀测试样机,通过实验验证所提出的多学科优化设计方法的可行性与正确性,为同类型液压阀的设计提供借鉴。论文的研究内容包括以下几部分:(1)针对市面上现有的插装式比例溢流阀主级与先导级垂直安装引起的结构体积大、流场分布不理想的不足之处,提出了一种新型的插装式比例溢流阀结构。在新型结构方案下,完成先导阻尼网络和阀口设计。(2)根据比例溢流阀的控制特性,完成比例电磁铁与比例放大器的选型。设计比例电磁铁稳态性能测试平台,完成所选比例电磁铁实际参数测试。通过CFD流场仿真软件,对不同先导阀芯、先导阀座锥角时的先导阀芯稳态液动力与流场分布进行了仿真。以保证先导级稳定性为前提,推导了先导阀芯与先导阀套配合间隙的计算公式。(3)完成不同结构形式与锥角下的主阀芯稳态液动力的仿真计算。利用有限元仿真软件ANSYS完成了不同负载下主阀套最小壁厚的计算,并以最小壁厚设计了主阀口流道与主阀芯直径。考虑阀芯与阀套配合间隙带来的内泄漏与阀芯受到的液压夹紧力,完成配合间隙与阀芯结构设计。(4)为控制阀套内锥角加工误差对溢流阀性能测试的影响,提出一种阀套内锥角测量平台,解决了阀套内锥角测量难题。搭建一套液压元件测试系统,并配套对应的计算机辅助测试系统及测试程序,保证了溢流阀性能测试的可能性和可靠性。通过AMESim软件仿真与实验测试相结合的方法,研究了不同阻尼网络对溢流阀性能的影响,并对不同阻尼网络下的最佳动态阻尼孔径进行了研究。在最佳结构参数下对不同压力等级溢流阀的动静态性能进行了测试,测试结果显示所设计溢流阀各项性能参数均达到了设计目标。在相同实验条件下进行了论文设计的比例溢流阀与国内外优秀的同类产品的对比实验,实验结果显示论文设计的插装式比例溢流阀在阶跃响应时间、稳定性、压力超调量等方面具有优势。