电液比例换向阀不仅可以实现无压力冲击平衡换向,而且还兼具远程节流调速的功能,代表了液压换向控制的发展方向,被广泛应用于工程机械、机械加工行业、橡塑机械、冶金行业、娱乐业、造船业和纺织业等。它的技术水平在某种程度制约了一个国家的工业发展水平,因而世界各国都很重视电液比例换向阀的研究。传统的直动式电液比例换向阀由于受比例电磁铁推力的制约,其流量和压力不能达到较高的水平,致使目前对一些大流量的应用场合都必须采用导控型电液比例换向阀,而导控型电液比例换向阀结构复杂,不能像直动式阀一样在零压情况下工作。为此,本论文以国家自然科学基金项目“直动-导控一体化2D电液比例换向阀关键技术的基础研究”和浙江省重大自然科学基金项目“2D电液比例换向(节流)阀关键技术的基础研究”为背景,提出一种由比例电磁铁、压扭联轴器和2D换向阀三者共轴联结的新型电液比例换向阀,旨在显著提高电液比例换向阀控制流量,同时使其结构简化,在零压下也可以像直动式比例换向阀那样实现比例控制功能。本论文的主要研究工作和成果如下：(1)针对直动式电液比例换向阀无法实现高压大流量控制,而传统的导控型电液比例换向阀结构复杂的缺点,论文提出采用阀芯的双自由度运动(旋转和滑动)实现电液比例换向控制的解决方案：阀芯转动使液压阻力桥路输出压力发生变化,进而产生静压力,有效克服液动力驱动阀芯轴向运动,实现电液比例控制。论文研究了2D电液比例换向阀的特点、结构与工作原理及静动态特性。(2)虽然在高压大流量时比例电磁铁推力远小于液动力(也称为伯努利力),但阀芯切向阻力较小,为此,论文提出压扭放大驱动技术,旨在通过压扭联轴器将比例电磁铁的轴向推力转换为切向驱动力,并加于进行放大,从而有效地克服了阀芯和阀芯孔之间的摩擦力,消除非线性因素对阀的比例特性所造成的不利影响,提高了比例阀的性能。(3)分析了套管式双向比例电磁铁的结构和工作原理,并对其建立了数学模型。在此基础上,对套管式双向比例电磁铁进行了的设计,利用Maxwell电磁场仿真软件进行了仿真,仿真结果表明,套管式双向比例电磁铁与隔磁环式比例电磁铁相比,尺寸较小,但力也相应减小,在工作行程段,水平特性良好。为了研究比例电磁铁磁路的非线性,采用分段的正弦曲线模拟磁路的饱和与磁滞非线性,理论结果与试验结果具有较好的一致性。(4)根据2D电液比例换向阀数学模型,采用线性系统理论对其稳定性进行了分析,并利用MATLAB仿真分析了弹性压扭型2D电液比例换向阀关键设计参数对导控级动态特性的影响,仿真结果表明导控级在稳定条件下具有良好的动态特性；为了验证阀的静动态特性,搭建了样机测试平台,实验表明：弹性压扭型2D电液比例换向阀在15MPa时,导控级泄漏为0.2L/min;在27MPa时,流量为190L/min;滞环小于4.5%;-90。对应的频宽为4Hz；阶跃响应的上升时间约为0.55s。(5)利用SIMULINK对滚珠丝杠型2D电液比例换向阀的动态特性进行了仿真,仿真结果为阀的设计提供了理论依据。为了验证阀的静动态特性,搭建了样机测试平台,实验表明：在系统压力7MPa时,该阀的滞环小于6.5%,最大流量约达95L/min;在系统压力15MPa时,滞环小于8.5%,最大流量约达140L/min。-90°对应的频宽为3.5Hz;阶跃响应的上升时间约为0.6s；最后分析了滚珠丝杠型2D电液比例换向阀和2D数字阀的结构与性能差异。