FluidSIM軟件在《液壓與氣壓傳動》教學中的應用

摘要：隨著本科院校增加和招生數量的擴大，使得高職高專不僅生源減少且質量下降給傳統教育教學方法帶來很大的挑戰。高職院校機電類專業《液壓與氣壓傳動》對學生的理解能力和力學等知識要求比較高，為解決這一問題本文提出利用FluidSIM仿真軟件進行輔助教學，使結構復雜的液壓氣動元件直觀化，利用軟件仿真功能對液壓氣動回路組建進行動態分析與糾錯，并取得良好的教學效果。

關鍵詞：FluidSIM；應用；液壓氣動；仿真

1緒論

《液壓與氣壓傳動》隨著計算機、可編程邏輯控制器、微電子技術的快速發展而發展成一門涵蓋傳動控制、安裝調試、系統維修檢測等方面的控制技術具有很強的實踐性、應用性。液壓氣動技術是高職院校機電大類專業的職業能力課，包括液壓傳動和氣動技術兩大塊；其要求學生能正確識讀液壓氣動圖形符號、掌握常見液壓氣動元件工作原理和結構組成、組建液壓氣動控制回路、分析設計與檢測維修簡單的液壓氣動系統。[1]抽象的液壓氣動系統，復雜的元件結構給教師傳統的板書加PPT的教學方法帶來挑戰；給缺少實踐經驗和理論基礎比較薄弱的學生增加學習上的困難。為解決這一教學問題，提高課堂教學效果，本文利用FluidSIM仿真軟件進行輔助教學，使結構復雜的液壓氣動元件形象化、直觀化，還可利用軟件仿真功能對液壓氣動回路組建進行動態分析與糾錯。采用FluidSIM輔助教學可以完善教學方法、增加教學手段的多樣性還能提高學生學習的積極性、主動性最終取得良好的教學效果。

FluidSIM軟件由德國費斯托公司和Paderborn大學聯合開發用于液壓與氣壓傳動的教學軟件。FuidSIM包括兩部分，其中FluidSIMH用于液壓傳動教學，FluidSIMP則被用于氣壓傳動教學。

FuidSIM軟件采用交互式菜單，菜單欄和標題欄非常直觀，操作界面與AutoCAD軟件的圖形操作界面類似。操作方式類似VB可直接拖拽菜單左下邊的各類元件圖形符號到右邊新建的空白文件中進行設計，雙擊該圖形符號設置壓力、流量、開口度等參數。按住鼠標左鍵拖動即可將選定的兩個圖形符號自動連接起來，生成所需的油路（如圖1）；通過拖拽相應元件圖形符號或者調整生成的油路角度和位置可智能化避免油路交叉干涉（如圖2）。根據FuidSIM軟件的這一特性，學生能很快掌握軟件操作并快速地完成液壓—氣動—工作回路圖繪制，并對回路進行仿真。[2]

2FluidSIM軟件在教學中應用

2.1軟件在學習液壓元件結構原理的應用

本文以壓力制閥中的溢流閥為例，介紹FluidSIM軟件在學習液壓元件結構原理的應用，具體分為以下四部分：圖形符號說明（如圖3），實物插圖（如圖4），結構原理圖（如圖5），教學影片（如圖6）。借助軟件的這些功能提高課堂教學趣味的同時，同學們也輕松掌握抽象的理論知識。

2.2軟件在液壓速度控制回路中的應用

以節流調速回路的組建與分析為例。節流調速回路是通過改變節流閥的通流截面積大小來改變流入液壓缸的流量多少，進而實現執液壓缸活塞桿運動速度快慢的調節。[3]節流閥組建的調速回路共有三種：一是節流閥安裝液壓缸的進油路上；二是節流閥串聯在液壓缸的回油路上；三是節流閥并聯在液壓缸的支路上。便于理解本案例采用的是節流閥安裝在進油路的節流調速回路。在FluidSIM軟件的元件庫中選取需要的液壓元件，組建如圖7所示的進油路節流閥調速回路，分別雙擊節流和閥液壓缸圖形符號設置開口度、速度等參數。該調速回路所使用的主要元件如下：壓力表1只，節流閥1個，雙作用單桿液壓缸1個，液壓泵1臺，溢流閥1個，油箱2個。在FluidSIM軟件中調整節流閥的開口度分別為90%、60%、30%，液壓缸輸出力分別為0N、300N、500N、700N同時記錄下節流調速回路中液壓缸活塞桿伸出的速度，其結果如下表。[4]

從上表中的開口率和速度變化來看，當節流閥開口率變大、液壓缸負載大小一定時，活塞桿運動的速度快速增加；當節流閥開口率一定時，液壓缸負載的變化引起的活塞桿速度的變化較小，通過實驗可知FluidSIM軟件可直觀、逼真的完成實驗回路的分析與組建。

3結論

在2016級機電一體化專業的液壓與氣壓傳動課程中引入FluidSIM輔助教學。利用軟件豐富的教學資源將液壓氣動元件復雜的結構轉化生動、易懂的圖片、動畫，增加了課堂的趣味性，提高了學生學習的熱情；利用軟件仿真功能進行液壓氣動回路組建時可邊搭接邊仿真，可實現動態分析與及時糾錯，發揮學生的主動性、創造性。學生一致認為使用該軟件進行教學更直觀，所講授知識也更易接受，教學效果好。

參考文獻：

[1]李永杰.液壓傳動與氣動技術（第二版）[M].北京.科學出版社，2016.

[2]黃春燕，房品惠.FluidSIM液壓氣動仿真軟件的教學應用，2015.

[3]李海濤.液壓與氣動傳動技術[M].人民郵電出版社，2016.

[4]吳當柱.FluidSIM在節流閥節流調速回路實踐教學中的應用，2015.

基金項目：安徽電子信息職業技術學院教科研項目（ADZX1612）；安徽電子信息中職業技術學院教科研項目（ADZX1518）

作者簡介：秦飛（1986），男，本科，助理工程師，研究方向：機電一體化。