液力自动变速器能够使工程车辆获得很好的起步加速性能,提高车辆自主适应复杂道路的能力,在重型工程车辆中应用广泛。液力自动变速器的换挡操纵、换挡控制、润滑等都依赖液压控制系统。主调压阀在液力自动变速器液压控制系统中发挥中重要的作用,一般液压控制系统依靠主调压阀输出恒定的主油压给换挡离合器进行供油,而换挡操纵系统对工作压力的需求在不同工况下有较大的变化。目前国内现有的主调压阀一般用溢流阀代替,只能调定单级压力,大流量范围内调压精度差,限制了液力自动变速器性能的提升。本课题针对大功率液力自动变速器液压控制系统中的主调压系统,设计出高精度、高快速性、高稳定性的多级主调压阀。首先,结合液力自动变速器主调压系统对主调压阀的工作要求,确定了带多个反馈腔的多级主调压阀结构方案,完成了多级主调压阀整体结构的设计计算。为了提高多级主调压阀的定压精度,在多级主调压阀溢流回油箱阀口处的阀芯上设置凸肩结构进行稳态液动力补偿,并利用流场仿真软件CFX对该结构进行仿真分析,为多级主调压阀的设计计算和静动态仿真提供依据。其次,在多级主调压阀结构设计基础上,建立了多级主调压阀静动态数学模型。通过Matlab编写M文件得到多级主调压阀的静态仿真模型,在Simulink中搭建多级主调压阀的非线性动态仿真模型,实现了多级主调压阀的静动态仿真。分析了主调压阀的关键结构参数对多级主调压阀静动态特性的影响,为多级主调压阀动态性能的优化打下基础。完成了不同调定压力切换、换挡用油变化对多级主调压阀动态特性影响的仿真分析。再次,根据多级主调压阀静动态特性的仿真结果,确定了影响阀动态特性的关键结构参数,建立了基于ISE误差积分准则的优化数学模型。编写了M文件使Simulink非线性仿真模型与Matlab优化工具箱进行数据交互,并借助优化工具箱提供的遗传算法对多级主调压阀的动态特性进行了优化研究,然后对优化前后的结果进行了对比分析。最后设计了多级主调压阀稳态液动力测试实验台,为后续验证凸肩结构对稳态液动力的补偿效果提供了解决方案。搭建了多级主调压阀性能测试实验台,对多级主调压阀静态特性和不同调定压力的切换进行了实验验证,得到多级主调压阀静态特性和仿真比较吻合、通过不同反馈腔的接入来改变阀入口调定压力是可行的。