袁青英

摘 要：該文介紹了FluidSIM仿真軟件的功能及特點，具體說明了FuidSIM軟件在液壓與氣壓傳動教學(xué)實踐中的應(yīng)用，并闡述了該軟件對教師教學(xué)改革和學(xué)生學(xué)習(xí)領(lǐng)會能力的的有利影響。

關(guān)鍵詞：FluidSIM仿真軟件 液壓與氣動 教學(xué)實踐

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）02（c）-0139-01

《液壓與氣壓傳動》課程是研究液壓與氣動技術(shù)一般規(guī)律和具體應(yīng)用的一門學(xué)科，也是機電類專業(yè)一門非常重要的專業(yè)課，融合了機械、電子、控制等多個學(xué)科，但是液壓和氣壓元件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，原理抽象，對于缺乏實際經(jīng)驗和接觸現(xiàn)場機會有限的學(xué)生來說學(xué)習(xí)和理解起來非常困難，如何解決這個難題成為液壓與氣壓傳動教學(xué)的重中之重。多媒體技術(shù)的快速發(fā)展帶動了仿真軟件在教學(xué)實踐中的應(yīng)用，并且越來越普及，德國Festo公司的FluidSIM軟件是專門用于液壓與氣壓傳動課程的教學(xué)軟件，其科學(xué)的回路設(shè)計和先進(jìn)的仿真功能極大地降低了液壓與氣壓傳動學(xué)科的抽象性與復(fù)雜性，將一些元件的工作過程和原理以更加生動直觀的形式表現(xiàn)出來。

1 FuidSIM軟件介紹

1.1 FuidSIM軟件介紹

FluidSIM軟件是德國Festo公司與Paderborn大學(xué)聯(lián)合開發(fā)的一款專門用于液壓與氣壓傳動的教學(xué)輔助軟件，包括FluidSIM-H和FluidSIM-P兩個軟件，其中FluidSIM-H用于液壓傳動技術(shù)的模擬仿真與排障，F(xiàn)luidSIM-P用于氣壓傳動，二者界面完全一致。

1.2 FuidSIM軟件在液壓與氣壓傳動領(lǐng)域的優(yōu)越性

1.2.1 便捷準(zhǔn)確的繪圖功能

仿真軟件的工作原理就是通過將源語言進(jìn)行規(guī)范化的處理，按規(guī)定描述模型的符號、語句、句法、語法，便可檢測源程序中的錯誤，將源程序翻譯成機器可執(zhí)行碼。FluidSIM軟件的圖庫中有100多種標(biāo)準(zhǔn)液壓、氣動、電氣元件，可以方便準(zhǔn)確地繪制各種簡單結(jié)構(gòu)的氣動和液壓回路圖，另外，其專門針對流體而特殊設(shè)計的CAD功能和回路的仿真功能緊密聯(lián)系在一起，因此相對于一般的計算機輔助繪圖軟件，F(xiàn)luidSIM軟件在繪制專業(yè)圖形時效率會更高。

1.2.2 先進(jìn)的仿真功能

由于液壓系統(tǒng)中執(zhí)行元件的速度﹑動作和方向都有較強的變化性，因此要求該系統(tǒng)的仿真軟件不僅要有良好的靜態(tài)性能，而且還應(yīng)具有靈敏的動態(tài)性能，保證反饋的信號及時被系統(tǒng)執(zhí)行，加工出精度較高的零件。FluidSIM軟件能夠準(zhǔn)確地對液壓（氣壓）回路圖進(jìn)行實際仿真，通過建立仿真實驗，調(diào)整已有的系統(tǒng)參數(shù)，明確參數(shù)的最佳匹配，進(jìn)而確定實際設(shè)計所需的數(shù)據(jù)，從而縮短系統(tǒng)的調(diào)試時間，提高效率。FluidSIM軟件還能顯示元件的狀態(tài)圖，這樣可以在設(shè)計完回路后通過仿真實驗檢驗新設(shè)計方案的可行性及結(jié)構(gòu)參數(shù)對系統(tǒng)動態(tài)性能的影響，以便確定最佳控制方案和最佳結(jié)構(gòu)。

2 FuidSIM軟件在液壓與氣壓傳動教學(xué)實踐中的具體應(yīng)用

2.1 繪圖

FuidSIM軟件的元件庫包含回路設(shè)計所必需的氣動和電氣元件，具備繪制符合標(biāo)準(zhǔn)液壓（氣壓）原理圖和建立正確回路的所有功能。

將圖庫中的元件拖到制圖區(qū)，便可快速繪制出該元件的原理圖，在兩個連接點之間按住鼠標(biāo)左鍵移動即可自動生成所需的氣路，從而進(jìn)行元件接口間氣路的連接。已生成氣路的位置可以根據(jù)需要自由調(diào)節(jié)，避免氣路之間的相互交叉。FuidSIM軟件還會對在繪元件的原理圖進(jìn)行檢查，查看各元件的線路連接是否可行，及時解決繪制過程中的問題，較大地提高了繪制原理圖的工作效率。

2.2 設(shè)計電氣控制的液壓與氣動回路

FluidSIM軟件可以設(shè)計電氣控制的液壓與氣動回路。以往的液壓與氣壓傳動教學(xué)中，通過講解可以使學(xué)生了解和掌握液壓與氣壓回路，但僅憑原理圖和電路圖學(xué)生依然不明白各種電磁開關(guān)和電磁閥門的運作過程，理解和接受起來比較困難。FluidSIM軟件電氣-液壓（氣壓）回路設(shè)計與仿真同時進(jìn)行。

例如設(shè)計電氣控制的液氣壓回路。FuidSIM液氣壓設(shè)計與仿真軟件提供了大量電氣元件，便于設(shè)計電氣控制的液氣壓回路。如：交直流電源、按鈕開關(guān)、接近開關(guān)、繼電器線圈、各種觸點等，足以滿足液氣壓回路設(shè)計所需，并能同時進(jìn)行電氣回路和液氣壓回路的模擬仿真。

2.3 在實驗中的應(yīng)用

傳統(tǒng)的教學(xué)中，驗證性和演示性是實驗項目的基本特征和存在方式，實驗過程中學(xué)生的動手及思考都是被動的、常規(guī)的，沒有太多獨立思考的空間，也沒有太多實踐的機會，實驗過程只是機械地根據(jù)實驗指導(dǎo)書的內(nèi)容循規(guī)蹈矩按部就班地進(jìn)行，導(dǎo)致學(xué)生實踐動手能力嚴(yán)重缺乏。將仿真軟件的使用和的實驗實際操作結(jié)合起來，對激發(fā)學(xué)生實驗操作的主觀能動性和提高學(xué)生學(xué)習(xí)的創(chuàng)造性都大有裨益。

例如氣動控制綜合實驗，學(xué)生按照實驗要求，運用FuidSIM軟件獨立完成氣動回路設(shè)計工作，實驗中學(xué)生可以利用軟件高效準(zhǔn)確的繪圖功能及強大的仿真功能及時對設(shè)計中的錯誤進(jìn)行檢驗改進(jìn)，設(shè)計出合理的實驗回路。黑色線條為氣管，換向元件為手動三位四通換向閥、雙作用氣缸、氣源裝置和輔助元件。點擊界面上部的仿真按鈕進(jìn)行仿真，并用鼠標(biāo)點動換向閥手動操作鈕，即可對回路進(jìn)行模擬仿真。這個回路實驗清晰的反映了各元件在回路中的工作過程，加深了學(xué)生對元件結(jié)構(gòu)和回路工作原理的認(rèn)識。

3 FluidSIM軟件對教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)的有益影響

FluidSIM軟件適用性強、操作簡單、功能強大、高度可視化，教師可以通過此軟件業(yè)將理論原理運用于工程實踐中去，增加學(xué)生實踐和動手的機會，進(jìn)而提高學(xué)生對液壓與氣壓傳動課程的感性認(rèn)識，增強學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)效率。

其次，F(xiàn)uidSIM軟件先進(jìn)的仿真功能夠使學(xué)生真正參與到液壓與氣動學(xué)習(xí)實踐中去，模擬的原件工作流程演示能提升學(xué)生對所學(xué)知識的理解能力，加快理解速度。如在實驗中，可以利用FuidSIM軟件對氣動回路及控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真實驗，使得每個同學(xué)都能參與實驗的全過程，學(xué)生可以直觀準(zhǔn)確地看到常規(guī)實驗使用的傳感器、控制器和執(zhí)行元件及它們的運行原理，更深刻地了解它們的實際應(yīng)用，學(xué)習(xí)的主動性更強。這樣一來，不僅能提高學(xué)習(xí)效率，還能培養(yǎng)學(xué)生用所學(xué)知識解決實際問題的能力。

4 結(jié)語

將FuidSIM液（氣）壓設(shè)計與仿真軟件運用到課堂教學(xué)中，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行液氣壓回路設(shè)計時，用軟件展示各個學(xué)生的設(shè)計成果，并現(xiàn)場模擬仿真，總結(jié)設(shè)計的經(jīng)驗教訓(xùn)，對學(xué)生的思路有很好的啟發(fā)作用。FuidSIM軟件可以將教學(xué)內(nèi)容以直觀形象生動的方式展現(xiàn)給學(xué)生，有益于學(xué)生對教學(xué)活動的理解，學(xué)習(xí)效果顯著。

參考文獻(xiàn)

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