利用仿真軟件提高液壓教學(xué)質(zhì)量

左鋒

摘 要：《液壓與氣壓傳動》是中職機電技術(shù)應(yīng)用專業(yè)的核心課程，本文采用FluidSIM仿真軟件里元件插圖功能使液壓元件原理講解更生動，使用軟件的仿真功能拓展了實訓(xùn)的范圍，取得了較好的教學(xué)效果，提高教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：液壓與氣壓傳動 FluidSIM 元件插圖 仿真

中圖分類號：TP391.9 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）04（a）-0179-02

《液壓與氣壓傳動》是本校在分析當?shù)氐漠a(chǎn)業(yè)特色而開設(shè)的機電技術(shù)應(yīng)用專業(yè)的核心課程。該課程的開設(shè)，彌補了機電技術(shù)應(yīng)用專業(yè)學(xué)生在機械方向較為薄弱的短板，豐富了學(xué)生的技能水平，拓展了就業(yè)渠道，取得了較好效果。但在教學(xué)的過程中，本人發(fā)現(xiàn)，由于受到設(shè)備液壓元件種類限制，學(xué)生可以實訓(xùn)的項目較少，不能全面掌握液壓系統(tǒng)的特性，而不足的設(shè)備數(shù)量也限制了學(xué)生的實訓(xùn)時間，影響教學(xué)效果，因此有必要探討利用一些信息化方法來拓展液壓實訓(xùn)的空間，加強學(xué)生液壓學(xué)習(xí)的效果，所以，本人在課程中引入了仿真軟件的教學(xué)實訓(xùn)環(huán)節(jié)，取得較好的效果。

1 仿真軟件介紹

本課程所采用的仿真軟件為FluidSIM軟件，該軟件由德國Festo公司Didactic教學(xué)部門和Paderborn大學(xué)聯(lián)合開發(fā)，是專門用于液壓與氣壓傳動的教學(xué)軟件，F(xiàn)uidSIM軟件分兩個軟件，其中FluidSIM-H用于液壓傳動教學(xué)，而FluidSIM-P用于氣壓傳動教學(xué)，該軟件的主要特征是。

（1）CAD功能和仿真功能緊密聯(lián)系在一起。FluidSIM軟件符合DIN電氣-液壓（氣壓）回路圖繪制標準，CAD功能是專門針對流體而特殊設(shè)計的，例如在繪圖過程中，F(xiàn)luidSIM軟件將檢查各元件之間連接是否可行。最重要的是可對基于元件物理模型的回路圖進行實際仿真，并有元件的狀態(tài)圖顯示，這樣就使回路圖繪制和相應(yīng)液壓（氣壓）系統(tǒng)仿真相一致，從而能夠在設(shè)計完回路后，驗證設(shè)計的正確性，并演示回路動作過程。

（2）系統(tǒng)學(xué)習(xí)的概念。FluidSIM軟件可用來自學(xué)、教學(xué)和多媒體教學(xué)液壓（氣壓）技術(shù)知識。液壓（氣壓）元件可以通過文本說明、圖形以及介紹其工作原理的動畫來描述；各種練習(xí)和教學(xué)影片講授了重要回路和液壓（氣壓）元件的使用方法。

（3）可設(shè)計和液壓氣動回路相配套的電氣控制回路。彌補了以前液壓與氣動教學(xué)中，學(xué)生只見液壓（氣壓）回路不見電氣回路，從而不明白各種開關(guān)和閥動作過程的弊病。電氣-液壓（氣壓）回路同時設(shè)計與仿真，提高學(xué)生對電氣動、電液壓的認識和實際應(yīng)用能力。

2 軟件的教學(xué)應(yīng)用

作為一款強大的仿真液壓軟件，其不但有仿真功能，還有元件的展示功能。因此在教學(xué)中不但可以利用其展示功能來介紹元件的原理，還能利用其仿真功能來描述回路的特性。

2.1 元件的展示功能

在液壓的理論教學(xué)中，需要涉及到一些液壓元件的原理講解，以往對于這方面的講解主要是基于書本和設(shè)備實物，但由于書本上的畫面不夠生動，而實物元件不能拆卸，內(nèi)部構(gòu)造無法看出，也不能直觀的反應(yīng)元件的原理。FluidSIM軟件的元件圖片和元件插圖功能可以有效的解決這個問題，元件圖片可以讓學(xué)生清晰的看到元件的外觀，元件插圖可以讓學(xué)生直觀的了解元件的構(gòu)造。如我們在講解液壓控制閥溢流閥這堂課時，我們就可以在元件圖片、元件插圖功能里找到相應(yīng)的符號、實物照片和原理圖，如圖1所示。

圖1中三個圖溢流閥的三種表達方式。第一個圖形是溢流閥的元件符號，是工程語言，是學(xué)生認識工程圖，安裝工程圖的基礎(chǔ)。從符號上我可以看到溢流閥有兩個油口，即P口和T口，實線箭頭代表溢流閥的主油路，虛線代表控制油路，右邊箭頭代表彈簧。第二個圖形是溢流閥的實物圖，在圖中我們可以向?qū)W生講解哪個是P口，哪個是T口，哪里可以調(diào)節(jié)彈簧，學(xué)生看到此實物圖就能夠在使用中正確的連接和調(diào)節(jié)，不足的是學(xué)生沒有辦法看到其內(nèi)部的油路即控制原理。第三個圖形則為我們解決這個問題，原理圖讓我們很好的看到了溢流閥的工作原理，在圖中我們可以看到溢流閥是如何調(diào)整系統(tǒng)壓力，為什么用旋鈕調(diào)節(jié)可以調(diào)節(jié)溢流閥的壓力設(shè)定等。

2.2 回路的仿真功能

液壓回路的仿真功能主要有兩個作用，輔助液壓實訓(xùn)和拓展液壓實訓(xùn)。

輔助液壓實訓(xùn)功能，傳統(tǒng)的液壓實訓(xùn)安排是老師布置實訓(xùn)任務(wù)，發(fā)放實訓(xùn)任務(wù)書，然后講解實訓(xùn)的關(guān)鍵點和難點，最后學(xué)生開始實訓(xùn)。采用這種實訓(xùn)方式，學(xué)生往往在對液壓回路不是很熟悉的情況下開始實訓(xùn)，首先學(xué)生對液壓回路了解不夠深刻，對于也要元件的功能不熟悉，這個時候?qū)嵱?xùn)，學(xué)生往往是照葫蘆畫瓢，只是簡單的完成實訓(xùn)任務(wù)，對于實訓(xùn)任務(wù)沒有深刻了解。其次，學(xué)生對液壓回路陌生，第一次去連接往往手足無措，實訓(xùn)的過程中容易出現(xiàn)差錯。

拓展液壓實訓(xùn)，液壓實訓(xùn)臺受硬件條件限制，實訓(xùn)科目和范圍有限，如本校的實驗臺沒有P型的三位換向閥和流量計，無法進行差動實驗，而差動實驗是液壓回路中重要的一個組成部分，其主要特點是壓力油同時進入液壓缸的左、右兩腔。因此有必要在仿真系統(tǒng)里搭建一個實訓(xùn)回路來進行相關(guān)的實驗。圖2就是我搭建的相關(guān)液壓試驗回路。

圖2中，P型三位四通換向閥左位時，液壓缸伸出，換向閥右位時，液壓缸縮回，換向閥中位時，液壓缸差動伸出。該實驗的仿真建立可以讓學(xué)生很直觀的了解到差動連接的特點，仿真時顯示的參數(shù)可以清晰的看到液壓缸在差動伸出和普通伸出時的速度和力的大小，流量計1和流量計2可以顯示流量的大小，流量與速度的對比并相應(yīng)的聯(lián)系，方便學(xué)生深刻的了解差動連接的特點。此外，學(xué)生還可以在仿真實訓(xùn)中進行相關(guān)的參數(shù)設(shè)置，比如流量的設(shè)置、壓力設(shè)置等等。也可以進行回路的修改，觀察元件更換后變化。

3 教學(xué)效果反饋

教學(xué)過程中，針對液壓仿真軟件使用的效果，本人做了調(diào)查并相應(yīng)的進行了對比試驗。學(xué)生反應(yīng)，以前很反感老師講一些液壓元件的工作原理，感覺比較枯燥，老師重復(fù)很多次都解釋不清楚，現(xiàn)在看到元件插圖的動畫演示很容易就明白了。對于液壓仿真實訓(xùn)，學(xué)生反應(yīng)操作更為簡便，參數(shù)更改容易，回路修改更為方便，特別是在進行液壓仿真實驗后再去進行相應(yīng)的液壓實訓(xùn)，學(xué)生的實訓(xùn)準確率更高，實訓(xùn)的效果更好。

總之，利用元件圖片和元件插圖功能，特別是元件插圖的動畫演示，可以讓學(xué)生在視覺上直觀的看到各種液壓元件的工作原理，使得同學(xué)以前單調(diào)的書本教學(xué)變得生動。液壓仿真功能，拓展了學(xué)生的學(xué)習(xí)范圍，認識更多的液壓元件?？傮w而言，仿真軟件的使用，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強學(xué)生學(xué)習(xí)自信，提高了液壓教學(xué)質(zhì)量，取得較好的效果。

參考文獻

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