周　晶江　新

（1.東莞職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系 東莞，523808；2.東莞三星電機(jī)有限公司，東莞 523413）

基于虛擬技術(shù)的液壓實(shí)訓(xùn)課程開(kāi)發(fā)

周晶1江新2

（1.東莞職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系 東莞，523808；2.東莞三星電機(jī)有限公司，東莞 523413）

本文利用虛擬技術(shù)，開(kāi)發(fā)了一種基于項(xiàng)目制的液壓實(shí)訓(xùn)課程。本文選取典型的液壓泵作為原型進(jìn)行了實(shí)體建模，系統(tǒng)搭建和系統(tǒng)仿真，基于宇龍機(jī)電控制仿真軟件完整地實(shí)現(xiàn)了虛擬現(xiàn)實(shí)的泵體的拆裝過(guò)程。本文從彌補(bǔ)現(xiàn)有教學(xué)模式不足出發(fā)，結(jié)合虛擬技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，探索了一種新穎的高職液壓實(shí)訓(xùn)課程教學(xué)方法和形式，通過(guò)實(shí)際教學(xué)應(yīng)用并取得良好的效果。

虛擬技術(shù)項(xiàng)目制液壓實(shí)訓(xùn)課程開(kāi)發(fā)

引言

液壓與氣動(dòng)技術(shù)是高職機(jī)械專業(yè)重要的基礎(chǔ)課，在以往的實(shí)訓(xùn)教學(xué)過(guò)程中一般都是在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行驗(yàn)證，由教師按照實(shí)驗(yàn)臺(tái)生產(chǎn)廠家提供的回路圖指導(dǎo)學(xué)生搭建固定化的液壓系統(tǒng)。這樣的教學(xué)實(shí)踐會(huì)帶來(lái)以下幾個(gè)問(wèn)題：第一，液壓元件的成本和實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地要求，很難做到每個(gè)學(xué)生一套，現(xiàn)在只能多人一組，只有一部分同學(xué)動(dòng)手操作。第二，市場(chǎng)上技術(shù)發(fā)展迅速，新液壓設(shè)備層出不窮，而更新實(shí)訓(xùn)設(shè)備需要的成本較高，難以及時(shí)更新，根本不利于學(xué)生技術(shù)能力的全面培養(yǎng)和就業(yè)能力的增加?，F(xiàn)有高職液壓實(shí)驗(yàn)課程的這些問(wèn)題亟需改善［1］。

1　虛擬技術(shù)簡(jiǎn)介

采用虛擬技術(shù)可以幫助解決這些問(wèn)題。宇龍機(jī)電控制仿真軟件由元器件庫(kù)和工作仿真區(qū)構(gòu)成，學(xué)生可以選擇一些虛擬元器件自由搭建所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)，所搭建的系統(tǒng)和真實(shí)的試驗(yàn)臺(tái)類似，形象生動(dòng)，適合學(xué)生學(xué)習(xí)。學(xué)生可將所學(xué)到的電氣知識(shí)與機(jī)械傳動(dòng)、PLC控制融合成機(jī)電一體化系統(tǒng)，從而對(duì)所學(xué)的專業(yè)知識(shí)有更深刻的理解［2］。以液壓泵拆裝實(shí)訓(xùn)為例，介紹如何利用虛擬技術(shù)開(kāi)發(fā)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。

2　液壓泵拆裝的實(shí)訓(xùn)課程開(kāi)發(fā)

液壓泵作為液壓系統(tǒng)的動(dòng)力元件，將原動(dòng)機(jī)（電動(dòng)機(jī)、柴油機(jī)）輸入的機(jī)械能（轉(zhuǎn)矩和角速度）轉(zhuǎn)換為壓力能（壓力和流量）輸出，為執(zhí)行元件提供壓力油。液壓泵的性能好壞直接影響到液壓系統(tǒng)的工作性能和可靠性，在液壓傳動(dòng)中占有及其重要的地位。而在講解泵的工作原理時(shí)，必須通過(guò)拆裝實(shí)訓(xùn)，才能幫助學(xué)生理解泵的內(nèi)部結(jié)構(gòu)［3-4］。

2.1實(shí)體建模

液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中使用的液壓泵都是容積式液壓泵，它是依靠周期性變化的密封容積和配流裝置來(lái)工作的，其主要形式有齒輪泵、葉片泵和柱塞泵。以齒輪泵為例，開(kāi)發(fā)泵體拆裝實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，首先按照液壓泵的實(shí)體進(jìn)行建模，將所有零件先做好后，再組裝起來(lái)。

2.2設(shè)計(jì)泵體的拆裝

圖1　齒輪泵的拆裝

通過(guò)泵體的爆炸圖，學(xué)生可以清楚地看到泵體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和零件組成。在虛擬平臺(tái)中首先配備拆裝工具，比如內(nèi)六角扳手一套、鉗工工具一套等。然后按照齒輪泵的拆裝步驟，規(guī)劃虛擬環(huán)境的拆裝：

（1）松開(kāi)泵體與泵蓋的連接螺釘；

（2）取出定位銷；

（3）將前泵蓋、后泵蓋和泵體分離；

（4）取出密封圈；

（5）從泵體中依次取出軸套、主動(dòng)齒輪軸、從動(dòng)齒輪軸等，注意安裝方向。

裝配時(shí)按照拆卸的反向順序，注意各處密封的裝配，安裝浮動(dòng)軸套時(shí)應(yīng)將有卸荷槽的端面對(duì)準(zhǔn)齒輪端面，徑向壓力平衡槽與壓油口處在對(duì)角線方向，檢查泵軸與泵的吸壓油口是否吻合。在虛擬平臺(tái)中，學(xué)生選擇使用適當(dāng)?shù)墓ぞ?，按照操作步驟來(lái)做，如果有錯(cuò)誤，系統(tǒng)會(huì)記錄下來(lái)，提示正確的操作［5-6］。

圖2　齒輪泵的拆裝爆炸圖

3　實(shí)踐效果

學(xué)生在實(shí)踐中先認(rèn)識(shí)液壓泵的三維模型結(jié)構(gòu)和對(duì)應(yīng)的功能，再以此為載體，以工作任務(wù)為導(dǎo)向，按照設(shè)計(jì)要求搭建回，實(shí)現(xiàn)教學(xué)手段與形式多樣化，教學(xué)內(nèi)容立體化。學(xué)生在將這個(gè)項(xiàng)目“拆裝組裝”的過(guò)程中，掌握了大量實(shí)用的方法和技巧，了解液壓知識(shí)在工程實(shí)踐中的具體應(yīng)用，并使機(jī)械、電氣、液壓有機(jī)的結(jié)合在一起，使得學(xué)生較易理解抽象的定理和概念，可以實(shí)現(xiàn)綜合練習(xí)，學(xué)習(xí)目的性更強(qiáng)，從而積累經(jīng)驗(yàn)，獲得成就感，應(yīng)用能力得到提高。另外，由于系統(tǒng)的開(kāi)放性和易操作性，本課程還可以根據(jù)實(shí)際的工程需求進(jìn)行不同液壓系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和仿真，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新性。

4　結(jié)語(yǔ)

本文介紹了采用虛擬仿真技術(shù)的液壓泵拆裝實(shí)驗(yàn)課程的開(kāi)發(fā)。此課程較好的將機(jī)械結(jié)構(gòu)、液壓傳動(dòng)等概念、原理、技術(shù)和實(shí)際操作有機(jī)地整合在一起，很好地滿足了高職機(jī)械液壓試驗(yàn)課程各項(xiàng)單類技能和綜合技能的訓(xùn)練要求，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和實(shí)訓(xùn)教學(xué)的實(shí)際效果，有效鍛煉了學(xué)生的動(dòng)手能力，同時(shí)提升了學(xué)生的創(chuàng)新能力。開(kāi)發(fā)出的虛擬實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目還可以放在MOOC平臺(tái)中，便于學(xué)生在課余學(xué)習(xí)和練習(xí)，為進(jìn)一步的提高教學(xué)效果打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

［1］蔡衛(wèi)國(guó).虛擬仿真技術(shù)在機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用［J］.實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2011，28（8）：76-78，82.

［2］周晶，江新.液壓與氣動(dòng)虛擬實(shí)訓(xùn)室的開(kāi)發(fā)與研究［J］.現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2014，3，31-32.

［3］韓佳穎.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在齒輪泵拆裝中的應(yīng)用［J］.大連海事大學(xué)學(xué)報(bào)，2003，11，102-104.

［4］常繼斌.液壓元件拆裝實(shí)驗(yàn)的動(dòng)態(tài)實(shí)現(xiàn) ［J］.軟件導(dǎo)刊，2014，11，68-69.

［5］張利平.液壓傳動(dòng)系統(tǒng)及設(shè)計(jì)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

［6］李桂云.宇龍數(shù)控仿真軟件使用指導(dǎo)［M］.北京：高等教育出版社，2007.

Development of Hydraulic Training Courses Based on Virtual Technology

ZHOU Jing1，JIANG Xin2
（1.Department of Mechatronics Engineering，Dongguan Polytechnic，Dongguan，523808，China；2.DSEM Co.LTD，Dongguan，523413，China）

This paper used the virtual technology to develop one hydraulic course based on project system.This paper introduced solid modeling，system construction and system simulation based on a typical hydraulic pump as a prototype，this paper realized the virtual reality of the pump body assembly and disassembly process based on Yulong electromechanical control simulation software.This paper explored a new teaching method and a form of the hydraulic training course to improve the advantages of higher vocational education and has achieved good results.

virtualsimulationtechnology，project，hydraulic training，curriculum development

廣東省高等職業(yè)教育教學(xué)改革項(xiàng)目（201401316）。