《液壓與氣壓傳動控制技術》課程教學改革中FluidSIM軟件的應用與實踐

毛洪美

【摘要】本文介紹了本人在《液壓與氣壓傳動控制技術》課程理實一體化教學改革中采用FluidSIM軟件進行輔助教學的實踐應用，并結合實例對FluidSIM軟件的回路設計與仿真功能進行了充分說明。

【關鍵詞】液壓與氣壓傳動控制技術；教學改革；FluidSIM軟件；應用與實踐

《液壓與氣壓傳動控制技術》是機電類專業的核心專業基礎課程。液壓與氣壓系統工作過程繁瑣，且元件結構多樣，在授課過程中如何讓繁瑣、呆板、不易懂的知識點轉變為形象生動、通俗易懂、積極主動的內容，以強化同學們對知識的主動消化和掌控，從來都是教師工作的瓶頸之一。傳統的授課大都是黑板以及掛圖等，教學手段比較單一。隨著計算機廣泛應用與普及，教學中逐漸用電子課件的方式，包括圖片、視頻等，來展現液壓與氣壓系統的工作過程及元件內部結構原理。它們激發了學生一定程度的學習興趣，但是教學的課件是教師提前準備好的，在教學過程中同學是被動的、填鴨式的，能否采用一種更為主動的方式，讓同學與教師一起參與系統的設計并仿真一些工作回路呢？這里利用FluidSIM軟件進行液壓與氣壓系統回路的設計與工作過程的仿真，可讓同學的被動學習轉變為主動參與，可提高學習興趣和教學效果。

一、什么是FuidSIM軟件

FluidSIM 是一款用于創造、模擬、說明、學習氣壓傳動、液壓傳動、電氣控制、回路圖的綜合軟件。通過拖拽即可創建回路圖。將部件放入回路圖中，即可清楚的觀看到回路動作過程。簡單、高效。

FluidSIM提供了一個直觀的回路圖編輯器，編輯器帶有全部元件的詳細描述、剖視圖動畫、元件圖片及視頻序列。這使得FluidSIM成為最佳的教學工具，同時也是自學者的不二選擇。

不僅如此，FluidSIM利用DDE及OPC通訊技術，實現了與其他軟件進行數據交換。同時，程序支持Festo EasyPorts，將與真機連接變為了可能。

二.FuidSIM軟件實際教學中的應用與實踐

（一）液壓（氣壓）系統的設計與仿真

由于液壓與氣壓系統的設計操作非常相似，界面也完全一樣，因此以液壓系統的設計為例來介紹FuidSIM軟件的應用。圖1為用戶主界面。

圖1.FluidSIM-H主界面 圖2.液壓回路仿真截圖

圖3電氣—液壓回路仿真圖

FluidSIM-H主界面很直觀，左邊是元件庫，右邊是設計區，采用鼠標直接從元件庫中拖動元件放在右邊的設計區進行設計。界面上是設計好的液壓系統，黑色線條為管道，主要的液壓元件有液壓源、三位四通換向閥（手動）、單作用液壓缸、安全閥、卸荷閥、壓力表（3個），旁邊彈出的是一個顯示單作用缸和卸荷閥狀態圖。點擊 選項-仿真 便可進行仿真，手動三位四通換向閥可通過點擊鼠標換向到左位。圖2為仿真過程截圖。

在圖2中，紅色的粗線表示壓力油，褐色細線表示常壓油。液壓回路右側的單雙作用缸和換向閥的狀態圖中可清晰的顯示出單作用液壓缸的工作行程和時間的關系、換向閥閥位和時間的關系。

仿真過程隨時可以暫停，以方便查看各元件的運行參數和狀態，元件當前的壓力和流量參數都可以通過右鍵點擊圖標，彈出相應對話框來進行設定和查看。通過液壓回路工作過程的仿真和元件的實時狀態顯示，可以很形象地反映出各元件在回路工作過程中的相應動作，加強同學對液壓回路原理和元件結構動作的掌握。

（二）電氣控制回路的設計與仿真

FuidSIM-H軟件除了可以進行液壓與氣壓回路設計，還有齊全的電控元件，能夠滿足與液壓傳動系統配套的電氣控制回路的設計要求，并能實現電氣和液壓（氣壓）回路同時同步仿真。

下面是用FuidSIM-H軟件設計的一個雙作用液壓缸往復動作回路。圖3為仿真截圖。

此電氣控制回路設有兩個按鈕分別控制兩個繼電器的線圈，通過這兩個繼電器的常開觸點分別來控制電磁閥鐵芯的通斷，進而控制電磁換向閥的閥位，換向閥使油路轉換，實現液壓缸活塞桿的伸出和縮回。在液壓回路與電氣控制回路設計完畢以后，可立刻進行聯合同步仿真。如果電氣控制回路不合格，FuidSIM-H會發出警報并提示，仿真也將中斷。

三、FuidSIM軟件應用實踐總結

本人在進行《液壓與氣壓傳動控制技術》課程的一體化教學中，針對機電一體化技術專業的學生，試探性地利用FuidSIM軟件進行輔助教學。學生在實操前進行液壓與氣壓傳動系統回路設計和仿真的整個過程，激發學生的學習興趣，提高學習效果，同時讓學生在實操時對液壓與氣壓系統及元件結構功能有了更充分的理解和掌握。在指導液壓與氣壓系統回路課程設計時，用FuidSIM軟件演示每一個學生的設計回路，并針對每位同學設計的回路進行現場分析，啟發學生創造性的設計思路。

從學生座談和教學評價、及學校教務督導等的教學反饋中，可以看到同學普遍都接受這種FuidSIM軟件輔助教學的方式，并得到同學的高度評價：形象生動、直觀通俗，教學內容易接受，學習效果非常好。

參考文獻：

[1] FuidSIM軟件使用手冊 2003

[2] 王積偉. 液壓與氣壓傳動，機械工業出版社，2005

[3] 胡海清. 氣壓與液壓傳動控制技術，北京理工大學出版社，2009

[4] 楊曙東.液壓傳動與氣壓傳動，華中科技大學出版社，2008