利用仿真软件提高液压教学质量

　　中图分类号：TP391.9 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）04（a）-0179-02

　　《液压与气压传动》是本校在分析当地的产业特色而开设的机电技术应用专业的核心课程。该课程的开设，弥补了机电技术应用专业学生在机械方向较为薄弱的短板，丰富了学生的技能水平，拓展了就业渠道，取得了较好效果。但在教学的过程中，本人发现，由于受到设备液压元件种类限制，学生可以实训的项目较少，不能全面掌握液压系统的特性，而不足的设备数量也限制了学生的实训时间，影响教学效果，因此有必要探讨利用一些信息化方法来拓展液压实训的空间，加强学生液压学习的效果，所以，本人在课程中引入了仿真软件的教学实训环节，取得较好的效果。

　　1 仿真软件介绍

　　本课程所采用的仿真软件为FluidSIM软件，该软件由德国Festo公司Didactic教学部门和Paderborn大学联合开发，是专门用于液压与气压传动的教学软件，FuidSIM软件分两个软件，其中FluidSIM-H用于液压传动教学，而FluidSIM-P用于气压传动教学，该软件的主要特征是。

　　（1）CAD功能和仿真功能紧密联系在一起。FluidSIM软件符合DIN电气-液压（气压）回路图绘制标准，CAD功能是专门针对流体而特殊设计的，例如在绘图过程中，FluidSIM软件将检查各元件之间连接是否可行。最重要的是可对基于元件物理模型的回路图进行实际仿真，并有元件的状态图显示，这样就使回路图绘制和相应液压（气压）系统仿真相一致，从而能够在设计完回路后，验证设计的正确性，并演示回路动作过程。

　　（2）系统学习的概念。FluidSIM软件可用来自学、教学和多媒体教学液压（气压）技术知识。液压（气压）元件可以通过文本说明、图形以及介绍其工作原理的动画来描述；各种练习和教学影片讲授了重要回路和液压（气压）元件的使用方法。

　　（3）可设计和液压气动回路相配套的电气控制回路。弥补了以前液压与气动教学中，学生只见液压（气压）回路不见电气回路，从而不明白各种开关和阀动作过程的弊病。电气-液压（气压）回路同时设计与仿真，提高学生对电气动、电液压的认识和实际应用能力。

　　2 软件的教学应用

　　作为一款强大的仿真液压软件，其不但有仿真功能，还有元件的展示功能。因此在教学中不但可以利用其展示功能来介绍元件的原理，还能利用其仿真功能来描述回路的特性。

　　2.1 元件的展示功能

　　在液压的理论教学中，需要涉及到一些液压元件的原理讲解，以往对于这方面的讲解主要是基于书本和设备实物，但由于书本上的画面不够生动，而实物元件不能拆卸，内部构造无法看出，也不能直观的反应元件的原理。FluidSIM软件的元件图片和元件插图功能可以有效的解决这个问题，元件图片可以让学生清晰的看到元件的外观，元件插图可以让学生直观的了解元件的构造。如我们在讲解液压控制阀溢流阀这堂课时，我们就可以在元件图片、元件插图功能里找到相应的符号、实物照片和原理图，如图1所示。

　　图1中三个图溢流阀的三种表达方式。第一个图形是溢流阀的元件符号，是工程语言，是学生认识工程图，安装工程图的基础。从符号上我可以看到溢流阀有两个油口，即P口和T口，实线箭头代表溢流阀的主油路，虚线代表控制油路，右边箭头代表弹簧。第二个图形是溢流阀的实物图，在图中我们可以向学生讲解哪个是P口，哪个是T口，哪里可以调节弹簧，学生看到此实物图就能够在使用中正确的连接和调节，不足的是学生没有办法看到其内部的油路即控制原理。第三个图形则为我们解决这个问题，原理图让我们很好的看到了溢流阀的工作原理，在图中我们可以看到溢流阀是如何调整系统压力，为什么用旋钮调节可以调节溢流阀的压力设定等。

　　2.2 回路的仿真功能

　　液压回路的仿真功能主要有两个作用，辅助液压实训和拓展液压实训。

　　辅助液压实训功能，传统的液压实训安排是老师布置实训任务，发放实训任务书，然后讲解实训的关键点和难点，最后学生开始实训。采用这种实训方式，学生往往在对液压回路不是很熟悉的情况下开始实训，首先学生对液压回路了解不够深刻，对于也要元件的功能不熟悉，这个时候实训，学生往往是照葫芦画瓢，只是简单的完成实训任务，对于实训任务没有深刻了解。其次，学生对液压回路陌生，第一次去连接往往手足无措，实训的过程中容易出现差错。

　　拓展液压实训，液压实训台受硬件条件限制，实训科目和范围有限，如本校的实验台没有P型的三位换向阀和流量计，无法进行差动实验，而差动实验是液压回路中重要的一个组成部分，其主要特点是压力油同时进入液压缸的左、右两腔。因此有必要在仿真系统里搭建一个实训回路来进行相关的实验。图2就是我搭建的相关液压试验回路。

　　图2中，P型三位四通换向阀左位时，液压缸伸出，换向阀右位时，液压缸缩回，换向阀中位时，液压缸差动伸出。该实验的仿真建立可以让学生很直观的了解到差动连接的特点，仿真时显示的参数可以清晰的看到液压缸在差动伸出和普通伸出时的速度和力的大小，流量计1和流量计2可以显示流量的大小，流量与速度的对比并相应的联系，方便学生深刻的了解差动连接的特点。此外，学生还可以在仿真实训中进行相关的参数设置，比如流量的设置、压力设置等等。也可以进行回路的修改，观察元件更换后变化。

　　3 教学效果反馈

　　教学过程中，针对液压仿真软件使用的效果，本人做了调查并相应的进行了对比试验。学生反应，以前很反感老师讲一些液压元件的工作原理，感觉比较枯燥，老师重复很多次都解释不清楚，现在看到元件插图的动画演示很容易就明白了。对于液压仿真实训，学生反应操作更为简便，参数更改容易，回路修改更为方便，特别是在进行液压仿真实验后再去进行相应的液压实训，学生的实训准确率更高，实训的效果更好。

　　总之，利用元件图片和元件插图功能，特别是元件插图的动画演示，可以让学生在视觉上直观的看到各种液压元件的工作原理，使得同学以前单调的书本教学变得生动。液压仿真功能，拓展了学生的学习范围，认识更多的液压元件。总体而言，仿真软件的使用，激发了学生的学习兴趣，增强学生学习自信，提高了液压教学质量，取得较好的效果。

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