在液压系统中,溢流阀是最重要的压力控制元件之一,主要用于系统的定压溢流和安全保护。先导式溢流阀的压力调节主要依靠导阀内的机械弹簧实现的,传统的机械弹簧因材料的固有属性,经常出现硬化、疲劳断裂、松弛等失效形式,导致溢流阀压力调节波动、定压精度降低、压力损失大等。随着磁性材料技术的发展,永磁弹簧得到广泛的应用,相比较于机械弹簧,利用永磁弹簧力—位移性能好、结构简单、无疲劳断裂等特点代替传统的机械弹簧以提高先导式溢流阀的定压精度、降低压力损失、减少阀体噪声和振动等。本文阐述了溢流阀的分类及研究现状,概述了弹簧的分类及永磁弹簧研究现状。介绍了永磁材料的分类,通过分析稀土钕铁硼永磁材料的力学特性、磁力计算等磁性理论,为永磁弹簧的设计奠定基础。根据先导式溢流阀导阀参数和磁路设计原理,利用永磁材料“同名磁极相斥,异名磁极相吸”的原理,设计了斥力和引力两种永磁弹簧。利用Ansoft Maxwell软件对不同牌号的磁性材料和永磁弹簧进行磁力仿真,最终确定永磁弹簧的磁性材料及斥力永磁弹簧模型。利用CFD软件对所设计的永磁弹簧先导式溢流阀的导阀内部流场进行仿真,仿真结果表明:导阀结构合理,导阀内的流场压降满足主阀芯开启压力的要求,导阀与主阀连接处动态压力较小,连接稳定性高,满足设计要求。最后对机械弹簧和永磁弹簧先导式溢流阀进行压差—流量和压力—流量特性对比试验,结果表明:永磁弹簧先导式溢流阀的压差—流量特性较好,即压力损失小,性能优异,结构设计合理;永磁弹簧先导式溢流阀的压力—流量特性曲线斜率较小,即入口处压力随流量的波动变化小,定压精度高,由压力变化所产生的振动和噪声更小。