內(nèi)蒙古 段亞麗 梁洪波 高國(guó)天 李艷琴

液壓傳動(dòng)是以流體(液壓油)作為工作介質(zhì)進(jìn)行能量傳遞和控制的一種傳動(dòng)形式，相對(duì)于機(jī)械傳動(dòng)來說，它是一門新技術(shù)，近代液壓傳動(dòng)在工業(yè)上得到廣泛的應(yīng)用。在高校中，液壓傳動(dòng)是機(jī)械類、近機(jī)類專業(yè)一門非常重要并且實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)技術(shù)課程，掌握液壓元件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理，是學(xué)好液壓傳動(dòng)課的基礎(chǔ)。隨著液壓傳動(dòng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，液壓元件性能的不斷提高，其結(jié)構(gòu)也不斷創(chuàng)新，為了能在盡可能小的空間內(nèi)傳遞盡可能大的功率，液壓元件的體積不斷地向小型化方向發(fā)展。同時(shí)由于液壓元件結(jié)構(gòu)相對(duì)來說比較復(fù)雜，而且在一些地方經(jīng)常有各種孔和槽，因此，僅僅通過二維圖形難以表達(dá)清楚其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。為適應(yīng)這一形勢(shì)，減少不斷購(gòu)買新元件的資金投入，將液壓元件的結(jié)構(gòu)、原理用計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)表現(xiàn)出來，是我們?cè)诮虒W(xué)改革中一種新的嘗試，虛擬實(shí)現(xiàn)技術(shù)還可以根據(jù)市場(chǎng)上液壓元件結(jié)構(gòu)的變化而方便地改變和更新內(nèi)容，有很好的維護(hù)性。

在傳統(tǒng)液壓傳動(dòng)教學(xué)中教師為了節(jié)省授課時(shí)間有些時(shí)候要事先在黑板上畫出一些圖形，或者使用大量的掛圖、實(shí)物模型來進(jìn)行輔助教學(xué)，幫助學(xué)生理解教學(xué)內(nèi)容，但實(shí)際上受到條件的限制，教師們通常只能準(zhǔn)備部分的掛圖和極少的實(shí)物模型，而且在教學(xué)演示中受模型大小的限制，坐在后排的學(xué)生根本看不清，教學(xué)效率低，這種授課方式難以讓學(xué)生學(xué)習(xí)變得主動(dòng)起來。SolidWorks三維特征造型的運(yùn)用可以很好地解決這一問題，通過這一軟件的開發(fā)運(yùn)用不僅使學(xué)生直觀形象的掌握知識(shí)，同時(shí)，在學(xué)習(xí)階段通過不斷地了解新技術(shù)，更有助于學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)。

1 液壓元件拆裝包括的內(nèi)容

動(dòng)力元件：齒輪泵、葉片泵、柱塞泵；

執(zhí)行元件：液壓缸、液壓馬達(dá)；

控制元件：方向控制閥（單向閥、換向閥）、壓力控制閥（溢流閥、減壓閥、順序閥、平衡閥、壓力繼電器），流量控制閥（節(jié)流閥、調(diào)速閥）；

輔助元件：壓力表、蓄能器、管接頭等。

2 虛擬技術(shù)實(shí)現(xiàn)液壓元件內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

液壓元件拆裝實(shí)驗(yàn)是液壓傳動(dòng)課的第一次實(shí)驗(yàn)，對(duì)于學(xué)生感知和了解液壓元件是非常重要的。怎樣使這第一次實(shí)驗(yàn)給學(xué)生留下深刻印象并且激發(fā)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)液壓傳動(dòng)課的興趣，一直是教師們努力追求的目標(biāo)。要想使學(xué)生盡可能多地了解掌握液壓元件的種類、結(jié)構(gòu)、原理及用途，就要有足夠多的液壓元件實(shí)物供學(xué)生拆裝練習(xí)。而目前，液壓元件生產(chǎn)廠家多，產(chǎn)品種類各異，價(jià)格貴，要想隨時(shí)更新添置液壓元件跟上市場(chǎng)變化是不現(xiàn)實(shí)的。于是我們結(jié)合液壓元件拆裝需要利用計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)來實(shí)現(xiàn)其拆裝，就很好地解決了這個(gè)問題。用三維的SolidWorks軟件繪制出液壓元件的零件圖、裝配圖，然后用動(dòng)畫的形式進(jìn)行虛擬拆裝，形象生動(dòng)地表現(xiàn)出液壓元件的結(jié)構(gòu)、原理及裝配過程，然后將液壓元件按類建立元件庫(kù)，并不斷地更新元件庫(kù)的內(nèi)容，使學(xué)生盡可能早地了解并掌握新型液壓元件。

SolidWorks軟件是基于Windows平臺(tái)的全參數(shù)化三維造型軟件，可以十分方便地繪制三維實(shí)體以立體、有光的生動(dòng)畫面表達(dá)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和形態(tài)。因此，可將液壓元件利用SolidWorks軟件造型，使元件內(nèi)部結(jié)構(gòu)一目了然，在此基礎(chǔ)上再講解液壓元件的結(jié)構(gòu)和工作原理就變得非常容易了。

2.1 液壓元件的測(cè)繪 為了使虛擬的測(cè)壓元件盡量接近實(shí)際產(chǎn)品，真實(shí)感強(qiáng)，我們收集了大量的產(chǎn)品、數(shù)據(jù)和樣本，對(duì)每一個(gè)典型的液壓元件進(jìn)行了精確的測(cè)繪，對(duì)不能直接測(cè)繪的參數(shù)進(jìn)行了反求，盡量做到與實(shí)物相吻合，（以單桿活塞缸為例，如圖1所示）。

圖1

2.2 繪制液壓元件的三維零件圖 用SolidWorks軟件將每一個(gè)液壓元件的參數(shù)繪制成零件圖，并建立一個(gè)完整的三維零件庫(kù)。每一個(gè)零件可以以動(dòng)畫的形式顯示給學(xué)生，從不同角度觀看其結(jié)構(gòu)，同時(shí)講解該零件的作用，還可根據(jù)需要進(jìn)行局部的放大或縮小，對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件，還可以以三維剖面圖的形式展示其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

2.3 液壓元件內(nèi)部結(jié)構(gòu)展示 利用SolidWorks剖切圖或者利用拉伸切除特征對(duì)不同位置進(jìn)行“剖切”來演示元件內(nèi)部結(jié)構(gòu)（如圖2），同時(shí)可利用爆炸視圖來表達(dá)零件間的關(guān)系，如圖3所示。使用這樣的功能，對(duì)教師講課和學(xué)生學(xué)習(xí)有很大的幫助，不用費(fèi)很多課時(shí)就能很好地完成教學(xué)任務(wù)，達(dá)到事半功倍的效果。

圖2

圖3

3 虛擬技術(shù)實(shí)現(xiàn)液壓元件拆裝的設(shè)計(jì)

3.1 形成液壓元件的虛擬拆裝 當(dāng)沒有透明元件（見圖4所示為透明元件）或現(xiàn)有實(shí)物元件不能滿足教學(xué)要求時(shí)，我們可以用SolidWorks軟件將零件庫(kù)中零件進(jìn)行組裝，完成液壓元件的裝配圖和爆炸圖。為了能更清楚地反映出元件內(nèi)部的裝配關(guān)系，我們采取了透明處理，在圖上可以清楚地看到元件內(nèi)部各零件的空間位置關(guān)系（如圖5所示）。

圖4

圖5

3.2 液壓元件的工作原理 了解了液壓元件的結(jié)構(gòu)和裝配關(guān)系后，掌握它的工作原理是十分重要的。我們采用了SolidWorks軟件中的剖視功能分析液壓元件的工作原理，將抽象的液壓元件工作原理形象生動(dòng)地顯示出來，很容易在學(xué)生腦海里形成完整的元件工作過程，這時(shí)候再結(jié)合實(shí)物圖會(huì)效果更好，如圖2所示。

結(jié)束語

本課題的研制與開發(fā)，我們主要把SolidWorks軟件應(yīng)用到液壓傳動(dòng)課程的教學(xué)中，將抽象、生澀、陌生的知識(shí)直觀化、形象化，它集造型、分析、裝配及動(dòng)畫演示于一體，很好地實(shí)現(xiàn)了液壓元件虛擬拆裝的全過程。彌補(bǔ)了實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有元件缺乏的不足，同時(shí)也增加了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課的興趣，有助于培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力，是當(dāng)前教育的發(fā)展趨勢(shì)。

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