摘要：隨著本科院校增加和招生數(shù)量的擴(kuò)大，使得高職高專不僅生源減少且質(zhì)量下降給傳統(tǒng)教育教學(xué)方法帶來很大的挑戰(zhàn)。高職院校機(jī)電類專業(yè)《液壓與氣壓傳動(dòng)》對學(xué)生的理解能力和力學(xué)等知識(shí)要求比較高，為解決這一問題本文提出利用FluidSIM仿真軟件進(jìn)行輔助教學(xué)，使結(jié)構(gòu)復(fù)雜的液壓氣動(dòng)元件直觀化，利用軟件仿真功能對液壓氣動(dòng)回路組建進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析與糾錯(cuò)，并取得良好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：FluidSIM；應(yīng)用；液壓氣動(dòng)；仿真

1緒論

《液壓與氣壓傳動(dòng)》隨著計(jì)算機(jī)、可編程邏輯控制器、微電子技術(shù)的快速發(fā)展而發(fā)展成一門涵蓋傳動(dòng)控制、安裝調(diào)試、系統(tǒng)維修檢測等方面的控制技術(shù)具有很強(qiáng)的實(shí)踐性、應(yīng)用性。液壓氣動(dòng)技術(shù)是高職院校機(jī)電大類專業(yè)的職業(yè)能力課，包括液壓傳動(dòng)和氣動(dòng)技術(shù)兩大塊；其要求學(xué)生能正確識(shí)讀液壓氣動(dòng)圖形符號、掌握常見液壓氣動(dòng)元件工作原理和結(jié)構(gòu)組成、組建液壓氣動(dòng)控制回路、分析設(shè)計(jì)與檢測維修簡單的液壓氣動(dòng)系統(tǒng)。[1]抽象的液壓氣動(dòng)系統(tǒng)，復(fù)雜的元件結(jié)構(gòu)給教師傳統(tǒng)的板書加PPT的教學(xué)方法帶來挑戰(zhàn)；給缺少實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和理論基礎(chǔ)比較薄弱的學(xué)生增加學(xué)習(xí)上的困難。為解決這一教學(xué)問題，提高課堂教學(xué)效果，本文利用FluidSIM仿真軟件進(jìn)行輔助教學(xué)，使結(jié)構(gòu)復(fù)雜的液壓氣動(dòng)元件形象化、直觀化，還可利用軟件仿真功能對液壓氣動(dòng)回路組建進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析與糾錯(cuò)。采用FluidSIM輔助教學(xué)可以完善教學(xué)方法、增加教學(xué)手段的多樣性還能提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性最終取得良好的教學(xué)效果。

FluidSIM軟件由德國費(fèi)斯托公司和Paderborn大學(xué)聯(lián)合開發(fā)用于液壓與氣壓傳動(dòng)的教學(xué)軟件。FuidSIM包括兩部分，其中FluidSIMH用于液壓傳動(dòng)教學(xué)，F(xiàn)luidSIMP則被用于氣壓傳動(dòng)教學(xué)。

FuidSIM軟件采用交互式菜單，菜單欄和標(biāo)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(jìn)行設(shè)計(jì)，雙擊該圖形符號設(shè)置壓力、流量、開口度等參數(shù)。按住鼠標(biāo)左鍵拖動(dòng)即可將選定的兩個(gè)圖形符號自動(dòng)連接起來，生成所需的油路（如圖1）；通過拖拽相應(yīng)元件圖形符號或者調(diào)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(jù)FuidSIM軟件的這一特性，學(xué)生能很快掌握軟件操作并快速地完成液壓—?dú)鈩?dòng)—工作回路圖繪制，并對回路進(jìn)行仿真。[2]

2FluidSIM軟件在教學(xué)中應(yīng)用

2.1軟件在學(xué)習(xí)液壓元件結(jié)構(gòu)原理的應(yīng)用

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

2.2軟件在液壓速度控制回路中的應(yīng)用

以節(jié)流調(diào)速回路的組建與分析為例。節(jié)流調(diào)速回路是通過改變節(jié)流閥的通流截面積大小來改變流入液壓缸的流量多少，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)執(zhí)液壓缸活塞桿運(yùn)動(dòng)速度快慢的調(diào)節(jié)。[3]節(jié)流閥組建的調(diào)速回路共有三種：一是節(jié)流閥安裝液壓缸的進(jìn)油路上；二是節(jié)流閥串聯(lián)在液壓缸的回油路上；三是節(jié)流閥并聯(lián)在液壓缸的支路上。便于理解本案例采用的是節(jié)流閥安裝在進(jìn)油路的節(jié)流調(diào)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(jìn)油路節(jié)流閥調(diào)速回路，分別雙擊節(jié)流和閥液壓缸圖形符號設(shè)置開口度、速度等參數(shù)。該調(diào)速回路所使用的主要元件如下：壓力表1只，節(jié)流閥1個(gè)，雙作用單桿液壓缸1個(gè)，液壓泵1臺(tái)，溢流閥1個(gè)，油箱2個(gè)。在FluidSIM軟件中調(diào)整節(jié)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(shí)記錄下節(jié)流調(diào)速回路中液壓缸活塞桿伸出的速度，其結(jié)果如下表。[4]

從上表中的開口率和速度變化來看，當(dāng)節(jié)流閥開口率變大、液壓缸負(fù)載大小一定時(shí)，活塞桿運(yùn)動(dòng)的速度快速增加；當(dāng)節(jié)流閥開口率一定時(shí)，液壓缸負(fù)載的變化引起的活塞桿速度的變化較小，通過實(shí)驗(yàn)可知FluidSIM軟件可直觀、逼真的完成實(shí)驗(yàn)回路的分析與組建。

3結(jié)論

在2016級機(jī)電一體化專業(yè)的液壓與氣壓傳動(dòng)課程中引入FluidSIM輔助教學(xué)。利用軟件豐富的教學(xué)資源將液壓氣動(dòng)元件復(fù)雜的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化生動(dòng)、易懂的圖片、動(dòng)畫，增加了課堂的趣味性，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情；利用軟件仿真功能進(jìn)行液壓氣動(dòng)回路組建時(shí)可邊搭接邊仿真，可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)分析與及時(shí)糾錯(cuò)，發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性、創(chuàng)造性。學(xué)生一致認(rèn)為使用該軟件進(jìn)行教學(xué)更直觀，所講授知識(shí)也更易接受，教學(xué)效果好。

參考文獻(xiàn)：

[1]李永杰.液壓傳動(dòng)與氣動(dòng)技術(shù)（第二版）[M].北京.科學(xué)出版社，2016.

[2]黃春燕，房品惠.FluidSIM液壓氣動(dòng)仿真軟件的教學(xué)應(yīng)用，2015.

[3]李海濤.液壓與氣動(dòng)傳動(dòng)技術(shù)[M].人民郵電出版社，2016.

[4]吳當(dāng)柱.FluidSIM在節(jié)流閥節(jié)流調(diào)速回路實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用，2015.

基金項(xiàng)目：安徽電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院教科研項(xiàng)目（ADZX1612）；安徽電子信息中職業(yè)技術(shù)學(xué)院教科研項(xiàng)目（ADZX1518）

作者簡介：秦飛（1986），男，本科，助理工程師，研究方向：機(jī)電一體化。