面对电力系统的强力挑战,压力共轨(Common Pressure Rail,CPR)系统的概念为构建高效、模块化、高可靠性的液压系统指出了一个重要的方向。本论文所研究的液压变压器正是CPR系统中的核心关键元件。液压变压器在功能上是用来调节流体传动回路中流体方向、压力、流量的新型液压元件,这要求其流量、压力以及控制特性必须满足一定要求。由于在工作中,液压变压器的转子中同时存在“驱动”柱塞与“负载”柱塞,其扭矩波动剧烈且相互影响,造成流量、压力的波动。再加上配流盘和缸体惯量都很小,液压变压器本身的动态响应速度快,使它的抗干扰能力变得很差。配流盘位置的微小变动就会立即改变缸体转矩的平衡和变压器的旋转速度,进而液压变压器传递的流量也跟着快速改变,振动和噪声问题将随之而来。目前液压变压器仍然存在着输出流量、压力波动大,低速运转不稳定,噪声大等问题。亟需对液压变压器这一核心关键元件进行系统性的研究,以解决限制液压变压器性能的关键问题。本文提出了一种具有双转子的液压变压器新构型,通过额外的转子能够突破缸体强度的限制,成倍的增加柱塞数量,从而能够缓解液压变压器的波动问题。建立了双转子液压变压器的排量、流量以及变压比理论模型。通过编写模型的C语言程序进行了仿真研究,得到了液压变压器的排量、流量以及变压比特性的变化规律。得出理论瞬时流量不连续是液压变压器波动大的主要原因,通过增加柱塞数量能够显著降低各配流窗口的瞬时流量波动率。同时,提出通过调整双转子液压变压器的配流盘上三个配流窗口包角相对大小的方法,以改善液压变压器的工作特性。分别探讨了配流窗口包角、柱塞数等结构参数以及控制角、CPR压力等级等工作参数对液压变压器特性的影响。提出了一种双端面配流的双转子配流机构,采用液压回转接头原理解决了传统配流盘转动型液压变压器中存在的节流问题。对配流机构的泄漏特性进行了分析,得到了配流机构摆动主轴的数学模型。通过对配流盘与转子配流端面摩擦副的受力分析,建立了转子的压紧力模型以及油膜的支撑力模型。该模型能够用于液压变压器的动力学建模之中,可以使得动力学模型更加准确。加工了双转子配流机构实验样机及相关实验装置以验证双转子配流机构原理的正确性,并对配流机构的泄漏特性以及扭矩特性进行了研究。建立了双转子液压变压器的压力转速模型。通过液压变压器的转子动力学模型计算柱塞所产生的瞬时扭矩、摩擦阻力矩以及转子瞬时角速度。通过流体模型计算排油压力以及柱塞腔内的瞬时压力。除此之外,还通过1D质量守恒方程与动量方程建立了管路模型,获得了管路的动态特性。将液压变压器的转子的动力学特性与流体的配流特性结合在一起,通过对压力与转速的耦合计算能够更加精确的获得液压变压器在不同工况下的压力特性。通过对模型的仿真研究,探讨了液压变压器的结构参数与工作参数对柱塞腔内瞬时压力特性、排油压力特性以及变压比特性的影响,得到了压力特性的瞬态量与平均量的变化规律。同时,对液压变压器不同工况下的压力特性进行了实验研究,验证了模型的正确性。对液压变压器的减压过渡特性展开CFD研究。建立了精确的3D双转子液压变压器流体域模型,并完成了高质量的网格划分。该模型基于动网格理论,考虑了湍流与空穴现象的影响。模型采用FLUENT的AMG求解器计算。在计算过程中,通过在各离散时间与迭代周期内调用由C程序编写的用户自定义函数(UDF)实现对流体域网格形状与位置变化的控制,实现各计算节点之间的数据交互以及完成基于各场量的数值积分计算及数据后处理。通过并行计算得到了柱塞腔内瞬态压力随转速、控制角以及减振槽尺寸等参数的变化规律。结果表明,在控制角为30o时随着转速的增高柱塞腔瞬时过渡压力下降最为明显从而容易产生吸空现象。减振槽能缓解这一问题,但将带来容积损失。通过对减振槽尺寸的参数化研究,得出了一种优化的减振槽方案,能够使得在较大转速范围内不出现过低的过渡压力,同时还能够保证较低的容积损失率。提出一种适合“双转子”的支撑模式,将非通轴转子应用于双转子液压变压器中。其中心轴仅起传递扭矩的作用不承受径向力,且在组成“双转子”后连接两个转子的中心轴很短,从而能够改善转子在工作过程中的受力状态。设计并加工了基于该结构的双转子液压变压器样机,搭建了实验台进行了实验研究。通过对“双转子”与“单转子”实验结果的对比可以得出,“双转子”能够有效抑制液压变压器瞬时压力的剧烈波动,同时噪声声级亦更低。“双转子”与“单转子”之间的变压比曲线基本一致,相比于理想变压比,实验结果整体滞后。实验结果验证了理论研究的正确性。