童和平 張香紅

摘要：根據(jù)高職院校機電技術(shù)類專業(yè)《液壓與氣動技術(shù)》的課程特點和德國Festo公司研發(fā)的FluidSIM軟件功能，提出了利用FluidSIM 3.6仿真軟件提高實踐教學效果的方法。通過“雙作用液壓缸換向回路”例子將仿真教學應用到實踐教學中，營造出“教學做”一體化的教學環(huán)境，使學生加深對液壓元器件功能的理解，來達到激發(fā)學生的學習熱情，從而提高教師的教學效果。

關(guān)鍵詞：FluidSIM;液壓與氣動技術(shù);實踐教學

中圖分類號：G4文獻標識碼：Adoi：10.19311/j.cnki.16723198.2019.08.082

1引言

《液壓與氣動技術(shù)》是高職院校機電技術(shù)類專業(yè)的核心課程，該課程包括液壓傳動和氣動傳動兩部分內(nèi)容。由于液動元器件具有內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復雜、工作原理較為抽象等問題，傳統(tǒng)的教學設備和教學手段很難使學生理解液動元器件的工作原理和結(jié)構(gòu)特點，教師介紹這些液動元器件通常需要花費較多的學時且教學效果不佳，降低了學生對《液壓與氣動技術(shù)》課程的學習興趣和思維能力。

德國Festo公司和Paderborn大學聯(lián)合開發(fā)的FluidSIM是一款專門應用于液壓與氣動技術(shù)教學的軟件，它由液壓仿真（FluidSIM-H）和氣動仿真（FluidSIM-P）兩個部分組成，該軟件不僅具有強大的仿真功能而且還自帶豐富的學習資源庫，在實踐教學中加深學生對液壓元器件功能的理解，激發(fā)學生學習熱情和積極性，提高教師的教學效果。

2FluidSIM軟件的特點

FluidSIM是《液壓與氣動技術(shù)》課程教學、回路仿真等多功能綜合性軟件，該軟件具有FluidSIM-H（液動教學）和FluidSIM-P（氣動教學）兩種功能，分別可對液壓回路和氣動回路進行設計和仿真。該軟件操作界面簡潔，功能清晰，簡單易懂，用戶可以輕松自學設計和仿真。該軟件主要包含三種功能模塊：模擬仿真模塊、繪圖模塊和綜合演示模塊，其中，該軟件繪圖功能模塊中有上百種標準液壓、氣動及電氣元器件，用戶在設計和仿真過程中，只需將元件庫里的標準元器件直接拖移到繪圖區(qū)域，雙擊鼠標可對標準元器件進行參數(shù)設置。另外，該軟件提供的液壓、氣動及電氣標準件不僅備有文本說明、圖形，而且配備了各標準元器件的動畫演示，使得各標準元器件的工作原理和結(jié)構(gòu)特點更加清晰明了。

FluidSIM 3.6軟件系統(tǒng)元件庫里提供的各種標準元器件，如圖1所示。用戶可根據(jù)實驗內(nèi)容選取所需元器件搭建液壓與氣動回路，從而對系統(tǒng)進行模擬仿真及測試。由于仿真參數(shù)和動作實時顯示，充分調(diào)動了學生實踐教學的積極性，切實做到教學做一體化教學，取得了極佳的教學效果。

3FluidSIM軟件在實踐教學中的應用

3.1液壓回路的設計

在實踐教學中，利用FluidSIM軟件，既可以設計液壓回路（如液壓方向控制回路設計），也可以進行系統(tǒng)模擬仿真。在設計液壓回路中，利用鼠標將FluidSIM軟件元件庫中的標準元器件拖移到繪圖區(qū)域，鼠標左鍵點擊連接點按住不放，將鼠標移動至另一連接點即可生成管路。

FluidSIM軟件元件庫中的標準元器件豐富且易識別，既方便教師實踐教學，也加深學生對標準元器件的理解。如圖2所示，采用三位四通電磁換向閥的換向回路，在回路設計中，采用O型中位機能的三位四通電磁換向閥來控制液壓缸的換向。當YA1通電、YA2斷電時，換向閥處于左位工作，液壓缸左腔進油，右腔回油，從而實現(xiàn)活塞向右移動;當YA1斷電、YA2通電時，換向閥處于右位工作，液壓缸右腔進油，左腔回油，從而實現(xiàn)活塞向左移動;當YA1和YA2都斷電時，換向閥處于中位工作，液壓缸不進出油，活塞停止運動。

3.2電氣控制回路設計

FluidSIM軟件除了可以設計液壓與氣動回路，還可以對液壓回路相配套的電氣控制回路進行設計。采用電氣控制回路設計的原因在于，電氣控制回路可對液壓回路進行自動控制，增強了用戶對電氣控制液壓回路的理解，提升了用戶在實際問題方面的應用。

FluidSIM軟件元件庫有著豐富的電氣元件可供選擇：各種開關(guān)按鈕、電源、繼電器線圈和傳感器。利用這些電氣元件，把各種電氣元件連成一個電氣控制系統(tǒng)，再通過電氣元件和液動元件之間建立標簽，就可以設計出與液壓傳動回路配合的電氣控制回路。如圖3為雙作用液壓缸換向電氣控制回路。

3.3液壓回路仿真

當液壓回路和相配合的電氣控制回路設計完成之后，可將FluidSIM軟件切換到仿真模式，啟動回路仿真功能。將鼠標放置在開關(guān)按鈕SB1上，此時鼠標將會變?yōu)槭种感螤?，點擊即可運行。圖4為雙作用液壓缸換向回路仿真圖，液壓回路仿真圖中的高壓油路為深紅色線條，淺灰色線條代表低壓油路，如圖4（a）;紅色線條表示電氣控制回路接通線路的部分，如圖4（c）。在液壓回路仿真中，可提前設置各液動元器件的壓力和流量為顯示狀態(tài)，仿真中可以隨時查看各管路上某點壓力和流量的大小，也還可以導出各元器件工作與時間關(guān)系的狀態(tài)圖，如圖4（b）。

通過液壓回路仿真，可以加深學生對液壓回路工作原理的認識，也可以驗證液壓回路系統(tǒng)的正確性，進而將系統(tǒng)付諸實踐。

3.4FluidSIM 軟件多媒體教學應用

FluidSIM軟件引入到液壓與氣動技術(shù)課程設計中，一方面讓學生了解和掌握液壓系統(tǒng)，幫助學生更好的理解該課程;另一方面借助計算機輔助教師去設計課程。該軟件教學模塊中具有豐富的液壓技術(shù)基礎、元器件的工作原理、綜合性演示文稿等，如圖5所示。教師在實踐教學過程中，利用FluidSIM軟件多媒體教學資源輔助教學，也可以輔助學生課后進一步學習液壓與氣動技術(shù)的理論知識，鞏固課堂實踐教學內(nèi)容。多媒體教學影片的引入，既改善教師實踐教學的效果，又利于學生對抽象概念的理解，提高學生的學習興趣和創(chuàng)造力。

4結(jié)論

本文基于FluidSIM仿真軟件，在《液壓與氣動技術(shù)》綜合實訓教學中，采用FluidSIM仿真軟件可以有以下優(yōu)勢：

（1）利用FluidSIM仿真軟件，可以使學生對所有液壓與氣動回路的工作狀態(tài)有了更清楚的認識。學生可以在液壓回路設計實驗前，先對自己設計的回路進行模擬仿真，得出仿真數(shù)據(jù)，再根據(jù)仿真數(shù)據(jù)分析原因，使學生更加具體的認識液壓與氣動回路工作狀態(tài)。

（2）利用FluidSIM仿真軟件，學生對液壓與氣動元器件的工作原理更加容易理解。在仿真軟件中，獨立的液壓或氣壓元件，根據(jù)要求設計不同的也與氣動回路，通過對不同設計方案的比較與分析優(yōu)化最佳方案，培養(yǎng)學生的分析和創(chuàng)造能力。

（3）使用多媒體技術(shù)和FluidSIM仿真軟件相結(jié)合輔助《液壓與氣動技術(shù)》課程教學，使教學直觀生動，教學內(nèi)容易接受，提高教學效果。利用多媒體教學影片可以輔助教師的實踐教學部分，也可以幫助學生更好的理解抽象原理和課后鞏固，提高學生的學習興趣和創(chuàng)造力。

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