当：
P3Ac>Ft时，油液压力大于先导阀弹簧的弹力，锥阀阀口打开，液压油从鞋油口流回油箱，起减压作用。
图中P3是那一处的压力值；Ft为设定压力值；
压力平衡关系：
P3Ac=Kx（X0+X）（2-1）
（2-2）
所以，出口压力：
P2=
又∵X<<
，YX0+Ymax，Ky很小
∴
≈C（常数）
∴P2=
（2-3）
减压阀是通过将出口压力作为控制元素，将出口压力值反馈给先导阀的阀芯，使阀芯运动来改变阀的作用面积从而达到一个先导调压并使主阀减压然后达到一个稳定的压力值的围。
2.2.2定差减压阀
图2-2定差减压阀
工作原理：
定差减压阀在阀设定了一个回油口，当阀工作时，由于弹簧力的作用推动阀芯，一部分的液压油就通过回油口回油箱，另一部分进入下个工作区，由于弹簧压力一定，所以无论进口压力多大，工作部分的压力油压力一定，多余的全部回油箱。
当阀接通进油口的压力油时，在液压油的作用下，液压油在阀芯的凸台上产生一个压力值为P1=p1向左的力使阀芯左移产生一段空隙从而达到减压的效果。
阀芯移动后中间就会与油液相通，油液作用在里面也会产生一个向右的压力P2=p2，于是压力在P1、P2和弹簧力的作用下处于一个平衡的状态。
所以
-
=
（2-4）
式中P1、P2、x、D和d图中已经给明意义。
由上式可知，要使
近似保持为定值就要尽量减小弹簧的刚度和使x趋于无穷小。
2.2.3定比减压阀
图2-3定比减压阀
定比减压阀能使阀出口压力与进口压力保持一定的比例关系，输出值是进口压力。
若忽略减压阀在因素的影响，当进口压力发生变化会使出口压力也按比例发生改变。
原理：
高压油从P1口进入减压阀，经减压后从P2流出，同时低压油会给阀芯一个相反的作用力，正常工作时，若忽略油液的动态力的变化和弹簧力的影响时可得到的阀心受力方程式
+K（
+X）=
（2-5）
（2-6）
所以：
大小柱塞的直径比决定了进出口压力之比。
第三章
3.1设计方案的分析与选定
3.1.1设计的目的及围
机械设计专业离不开液压传动，就像鱼离不开水一样，如果没有液压传动技术，那么这样的机械就会有很多东西都无法实现，所以《液压与气压传动》成为了我在大学的必修课程。
本次毕业设计重点对先导式减压阀的结构设计，主要的设计对象是：
先导式减压阀，对先导式减压阀结构进行设计。
对先导式减压阀工作原理、工作特点和部结构进行分析探讨，最后对结构进行三维造型设计。
3.1.2设计的任务要求
此次毕业设计的课题由指导老师提供，题目：
先导式减压阀的结构设计。
不但要对先导式减压阀进行结构设计，还要运用三维造型软件进行结构的造型设计。
先导式减压阀的额定流量为：
400L/min
调压围为：
10～35Mpa
造型设计：
用Pro/E软件画出装配图
3.1.3设计的总体思路
本次设计为先导式减压阀的设计，所谓的先导式减压阀，就是由先导阀调定压力，然后经过减压阀压力的反馈作用，使阀的部压力降低并稳定，先导式减压阀的减压过程就是一个反馈过程。
先导式减压阀由两部分构成：
一部分是先导阀（直动式溢流阀），另一部分是减压阀结构。
这里先导阀选择是锥阀式结构，先导阀起调压和稳压作用；而主阀可分为滑阀结构和插装式结构。
两者阻尼孔的位置不同，滑阀结构固定液阻与主阀芯成一体，插装式结构固定液阻则是独立的，结构与主阀芯无关。
根据现有的科技手段和设计原理进行滑阀结构的先导式减压阀的设计。
首先要根据要求进行先导式减压阀的参数选择、方案确定和结构设计，然后根据设计需求确定各零件的尺寸及造型的设计。
由《机械设计手册》查得，先导式减压阀的工作压力围为0.3～35MPa，额定流量为40～1250L/min。
3.1.4设计方案
本次设计本人拟定两种方案：
方案一：
管接式
图3-1主阀为滑阀的先导式减压阀
减压阀工作时，液压油经过减压口流出，一部分液压油从出油口的油孔流入阀芯底部，并经阻尼孔9进入先导阀前腔和主阀阀芯的上腔。
通过调节手轮1调定阀到所需要的压力值。
当液压油超过调定值时油液会顶开锥阀阀芯并随着泄油孔回油箱。
外控口可接远程调压阀实现远程调压。
方案二：
板接式
图3-2主阀为插装结构的先导式减压阀
减压阀工作时，液压油正常流入进出口。
当液压过高时，液压油就会通过由阻尼孔2和7组成的固定液阻的阻尼孔，液压达到一定值时会将锥阀芯顶开，油液流入主阀芯上腔并从会有空Y回油箱。
通过这种反馈作用来进行减压工作。
外控口可接远程调压阀实现远程调压。
通过对比，管接式没有板接式那么复杂的降压调压原理，而且结构简单，所以我选择方案一进行结构设计。
第四章
4.1减压阀的结构设计及计算
4.1.1减压阀的设计容
减压阀的设计计算工作有：
选择额定工作压力10，选择方案一构形式；通过计算以额定流量400L/min确定阀的阀芯、弹簧阀体等主要结构尺寸（根据尺寸绘制出计算好的零件的二维图）；再根据已知阀结构尺寸选定其他零部件的型号和尺寸，最后对主要部件弹簧进行性能校验和画出装配图。
几何尺寸的确定主要包括主阀芯直径D和小直径D1,阻尼孔直径d0和长度L0,主阀阀口最大开口量Smax,阀体槽宽B1和B2，主阀弹簧的装配长度L等。
根据设计的主阀的尺寸来设计弹簧的参数。
首先计算出弹簧的预压缩量Y，在根据计算的出弹簧的刚度K，弹簧的预紧力P，弹簧的最大载荷F，弹簧的钢丝直径d和弹簧的工作圈数n，最后一步进行弹簧的稳定性的校验和计算。
4.2、减压阀的设计步骤
4.2.1主要结构尺寸的初步确定
图4-1阀体
（1）减压阀的进出口直径D0（单位为m）
=0.463=37.8mm（4-1）
注：
Q-阀的公称流量；
[Vs]-进出油口处油液的许用流速，一般取[Vs]=6m/s。
所以，取进出口直径D0=40mm
图4-2阀芯
（2）先导阀的主阀芯大直径为D，阀芯中间小直径D1。
主阀芯大直径D适当加大可以提高阀的灵敏度也可以提高开启压力，确保减压阀的出口压力稳定。
如果D的直径过大，则会使阀芯的体积增大质量也会增大，这样减压阀的过度反应时间变长。
根据经验选择：
D1≥D/2（cm）
通过主阀芯与阀体间环形通道的流量公式为：
，上式中流量Q以公称流量Qq代入，环形通道中油液流速V≤6m/s，取D1=D/2,则：
16.67=（4-2）
D
式子中：
Qq—公称流量（L/min）,
根据已知数据Qq=400L/min,计算得出：
D≥44mm。
所以，取D=46mm，D1=30mm
（3）阻尼孔径d0及长度L0,设计时一般根据经验选取：
d0=（0.08～0.12）×
，L0=（7～19）×d0（4-3）
d0和L0准确性都十分重要，如果d0取得太大或L0太短，则阻尼孔就不是阻尼孔了，而变成了液流孔，也就起不到阻尼作用。
反之，如果d0太小或者L0太长，减压阀的动态性能变差，减压阀的超调量变大。
所以，取d0=1.0mm,L0=15mm
（4）主阀阀口最大开口量Smax。
（4-4）
上式中，取D1=D/2，则Smax≤0.187D=0.187×46=8.6mm
所以，取Smax=8mm。
（5）阀体的槽宽B1和B2。
槽宽B1和B2可以根据结构确定
（6）主阀芯与先导阀盖的间距L2
L2≥Smax（cm）
式中Smax—主阀阀口最大开口量0.8（cm）。
（7）先导锥阀角2
的选定。
如图4-3锥阀结构
4.2.2主阀弹簧的设计
根据第八版高等教育主编：
濮良贵纪名刚所在章节提供。
主阀弹簧的预紧力Pt可以按照以下围来选取：
对于工作压力为21～31.5Mpa的减压阀，额定流量小于250L/min时，主阀弹簧的预压紧力Pt=19.6～45N；额定流量q=250L/min～500L/min时，主阀弹簧的预压紧力Pt=58.8～78.4N；额定流量q>1000L/min时，主阀弹簧预压紧力Pt=196～294N。
主阀弹簧的预压缩量Y推荐按下列计算公式计算得：
Y=（2～5）×S（4-5）
式中的系数，在大流量时取最大值，反之取小值。
S—主阀开口量（cm）。
所以，取Y=2。
减压阀经过阻尼孔后的压力损失经验为:
2～3bar（即0.2～0.3Mpa）
根据计算公式得：
（4-6）
（4-7）
式子中，Pmin=0.2Mpa，Pmax=0.3Mpa，r—阀芯底面槽的半径1（cm），
Y—主阀弹簧的预压缩量（cm），Smax—阀口最大开口量（cm）。
计算得出:
k1=3925N/m。
在主阀弹簧的刚度K1和预压缩量Y选定之后，计算出主阀弹簧的预压紧力Pt，有公式K1=Pt/Y得，Pt=62.8N。
Pt在额定流量q=250L/min时，主阀弹簧的预压紧力在Pt=58.8～78.4N的围，所以符合要求。
取Pt=62.8N
现在已知条件：
主阀弹簧的最大载荷F=K1×（Smax+Y）=3925×（0.008+0.016）=94.2N，变量
为25mm,计算出弹簧的主要尺寸。
图4-4主阀弹簧
根据工作要求确定弹簧的结构、材料和许用应力，要求中需滑阀动作灵敏、可靠；所以这种弹簧材料为碳素弹簧应该列为第Ⅰ组类
1）首先初选弹簧的直径为d=2mm，
第八版高等教育主编：
濮良贵纪名刚表16-2和表16-4,这里也考虑到了外径为20mm左右得C=10。
3）计算弹簧丝的直径，有公式得：
曲度系数
=1.145（4-8）
因为弹簧在一般条件下工作，所以选择弹簧材料在d=2mm时，由表16-3选择，查表16-2得，=0.4×2000=800Mpa。
最大工作载荷为F，其强度计算公式为：
再根据设计公式：
（4-9）
=1.86mm（4-10）
式中
—弹簧材料的许用扭转应力（Mpa）；
F—轴向载荷（N）；
d—弹簧丝的直径（mm）；
C—弹簧指数，又称为旋绕比
K—曲度系数，又称应力修正系数。
d<2mm，说明与初选值相符。
故采用d=2mm的弹簧丝。
4）计算弹簧的工作圈数
根据公式：
n=,G-弹簧的剪切弹性模量，所以根据表16-2得所取的G=80000MPa。
n=5.3（4-11）
所以n取n=6
4.2.3弹簧的稳定性
弹簧的髙径比较大时，弹簧容易失稳，所以想要弹簧不失稳，则需要让弹簧的髙径比小于其失稳的临界值。
根据《机械设计》第八版高等教育主编：
濮良贵纪名刚所给出的合适的值，当两端固定时，取b；当一段固定，另一端自由转动时，取b；当两端都自由转动时，取b。
根据公式：
（4-12）
=2+25/6+0.1=6.37
取t=7
弹簧的自由长度=nt+2d=7=46mm（4-13）
=
因为在主阀中弹簧一段固定，另一端自由转动，所以取得b值小于所要求的值（3.7），所以弹簧不会失稳。
极限载荷根据公式:
=1.25×800=1000Mpa（4-14）
弹簧在极限载荷下的
为：
=127.12N（4-15）
弹簧最小工作载荷为：
=0.4F=0.4×94.2=37.68N（4-16）
弹簧在最大载荷下的变形量：
（4-17）
最大载荷下的弹簧高度：
（4-18）
最大工作载荷下的弹簧高度：
（4-19）
最小工作载荷下的弹簧高度：
=46-10=36mm（4-20）
弹簧的中径
、外径D、径
为：
=Cd=10×2=20mm,D=
+d=22mm,
=
-d=18mm
总圈数：
=n+2.5=7+2.5=9.5（4-21）
弹簧螺旋线升角：
=6.6°（4-22）
4.2.4先导阀弹簧的设计
图4-5先导阀弹簧
先导阀要实现调压和稳压作用，先导阀首先是起调压作用。
取可调试压力为34MPa，损失（0.2），所以
Fmax=33.8=238.9N（4-23）
故取：
d=3mm，
先导阀要实现调压和稳压作用，所以d要稍微取大一点，则取
。
查《机械设计》第八版高等教育主编：
濮良贵纪名刚，根据表16-6得
（4-24）
K=（4-25）
查表16-3，得
查表16-2，得
G-弹簧的剪切弹性模量，所以根据表16-2得所取的G=80000MPa，
=10。
=（4-26）
取n=10圈。
因为弹簧在一般条件下工作，所以选择弹簧材料在d=2mm时，由表16-3选择，查表16-2得，=0.4×2000=800Mpa。
最大工作载荷为F，其强度计算公式为：
再根据设计公式：
（4-27）
dmm
取d=3mm。
4.2.5弹簧的稳定性
弹簧的髙径比较大时，弹簧容易失稳，所以想要弹簧不失稳，则需要让弹簧的髙径比小于其失稳的临界值。
根据《机械设计》第八版高等教育主编：
濮良贵纪名刚所给出的合适的值，当两端固定时，取b；当一段固定，另一端自由转动时，取b；当两端都自由转动时，取b。
根据公式：
（4-28）
=3+10/10+0.1=4.3
取t=5
弹簧的自由长度=nt+2d=10=56mm（4-29）
=
因为在主阀中弹簧一段固定，另一端自由转动，所以取得b值小于所要求的值（3.7），所以弹簧不会失稳。
极限载荷根据公式:
=1.25×720=9Mpa（4-30）
弹簧在极限载荷下的
为：
=485.38N（4-31）
弹簧最小工作载荷为：
=0
弹簧的刚度计算,有式子得：
=21.81N/mm。
（4-32）
弹簧在最大载荷下的变形量：
（4-33）
最大载荷下的弹簧高度：
。
（4-34）
最大工作载荷下的弹簧高度：
（4-35）
最小工作载荷下的弹簧高度：
（4-36）
弹簧的中径
、外径D、径
为：
=Cd=5×3=15mm,D=
+d=18mm,
=
-d=12mm
总圈数：
=n+2.5=10+2.5=12.5（4-37）
弹簧螺旋线升角：
=8.45°（4-38）
图4-6先导式减压阀装配图
图4-7减压阀部结构
图4-8先导式减压阀爆炸图
结论
通过对先导式减压阀的深入了解和探究，为了对先导式减压阀进行研究，我才能够网上购买了一个旧的先导式减压阀，将其拆卸以加深对其构造的了解。
结合现有的成品和有关文献资料，我进行了自己的先导式减压阀的结构设计。
我下载了很多文献资料，有期刊、论文、报纸和研究成果等，还有课本所学和《机械设计手册》。
通过对这些文献的阅读，我深入的了解了先导式减压阀的工作原理和工作特性以及先导式减压阀的优缺点等。
了解先导式减压阀以后，我通过了对各类减压阀的分析，结合其优缺点，选择了理想的先导阀和主阀的结构。
我拟定了两种不同的方案，最终确定了管接式的先导式减压阀作为设计对象，自拟阀的流量和工作压力后，进行阀的进出口直径、阀芯的结构参数、各个部件上的节流口、主阀和先导阀的弹簧的设计计算。
根据计算的数据对先导阀锥阀和阀座、主阀阀体、先导阀阀体和调节栓进行选型。
连接螺钉以国家标准选定。
参考文献
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[3]壮云主编，≤液压元件与系统≥，第2版，机械工业，2005.6.
[4]主编/洪家娣明黄兴元《机械设计指导》高校.
[5]成大先.机械设计手册（单行本）：
机械传动[S].：
化学工业，2004.1.
[6]志鹏，名兰，王贵生，先导式减压稳压阀结构与性能优化设计，2004.
[7]叶荣科，王强，王建春，先导式三通减压阀及其应用，1999.
[8]龚秉周，斌，金伟，先导式电液比例方向阀结构改进设计，2007.
[9]王慧，贺超，先导活塞式减压阀的工作原理及应用，2011.
[10]周铭杰，浅谈减压阀的结构设计，2005.
致
经过两个多月的学习和深入探讨，发现以前学习的东西还只是很少的一部分，甚至现在要用到的好多东西都没有学习到。
做毕设就是一个学习的过程，两个多月的时间虽然不算很长，但是也不算很短，在这两个月的摸爬滚打中，我一直在学习，不断地用学习来充实自己，把无论是现在学习还是今后工作中能用到的知识都重新复习或者没学到的都学习了一遍。
两个多月的学习和探讨，我并不是一个人在战斗，因为我有一群学习很好地同组人员。
在这里我觉得最应该感的是我的指导老师朱海燕老师，我不是一个爱学习的人，学习的自觉性也不够高。
是老师的督促和教诲让我深刻领悟到学习的重要性，每次遇到困难的时候，老师都会很细心地帮我解决并指导我怎么去解决问题，所以老师！
从2010年来到这个学校算起，我在这里已经待了4年了，真是时光飞逝啊。
我要感我的母校，让我有学习深造的机会！
同时感所有这里教导过我的老师，他们让我知道了很多我无法理解的东西。
感这里的一切一切！
此致
敬礼！
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