FluidSIM仿真軟件在《液壓與氣動(dòng)技術(shù)》實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用

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1、FluidSIM仿真軟件在?液壓與氣動(dòng)技術(shù)?實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用 摘要：根據(jù)高職院校機(jī)電技術(shù)類(lèi)專(zhuān)業(yè)?液壓與氣動(dòng)技術(shù)?方法。通過(guò)“雙作用液壓缸換向回路〞例子將仿真教學(xué)應(yīng)用到實(shí)踐教學(xué)中，營(yíng)造出“教學(xué)做〞一體化的教學(xué)環(huán)境，使學(xué)生加深對(duì)液壓元器件功能的理解，來(lái)到達(dá)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，從而提高教師的教學(xué)效果。 關(guān)鍵詞：FluidSIM;液壓與氣動(dòng)技術(shù);實(shí)踐教學(xué) 2021 1引言 ?液壓與氣動(dòng)技術(shù)?是高職院校機(jī)電技術(shù)類(lèi)專(zhuān)業(yè)的核心課程，該課程包括液壓傳動(dòng)和氣動(dòng)傳動(dòng)兩局部?jī)?nèi)容。由于液動(dòng)元器件具有內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜、工作原理較為抽象等問(wèn)題，傳統(tǒng)的教學(xué)設(shè)備和教學(xué)手段很難使學(xué)生理解液動(dòng)元器件的工作原理和結(jié)構(gòu)特

2、點(diǎn)，教師介紹這些液動(dòng)元器件通常需要花費(fèi)較多的學(xué)時(shí)且教學(xué)效果不佳，降低了學(xué)生對(duì)?液壓與氣動(dòng)技術(shù)?課程的學(xué)習(xí)興趣和思維能力。 德國(guó)Festo公司和Paderborn大學(xué)聯(lián)合開(kāi)發(fā)的FluidSIM是一款專(zhuān)門(mén)應(yīng)用于液壓與氣動(dòng)技術(shù)教學(xué)的軟件，它由液壓仿真〔FluidSIM-H〕和氣動(dòng)仿真〔FluidSIM-P〕兩個(gè)局部組成，該軟件不僅具有強(qiáng)大的仿真功能而且還自帶豐富的學(xué)習(xí)資源庫(kù)，在實(shí)踐教學(xué)中加深學(xué)生對(duì)液壓元器件功能的理解，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情和積極性，提高教師的教學(xué)效果。 2FluidSIM軟件的特點(diǎn) FluidSIM是?液壓與氣動(dòng)技術(shù)?課程教學(xué)、回路仿真等多功能綜合性軟件，該軟件具有FluidSIM

3、-H〔液動(dòng)教學(xué)〕和FluidSIM-P〔氣動(dòng)教學(xué)〕兩種功能，分別可對(duì)液壓回路和氣動(dòng)回路進(jìn)行設(shè)計(jì)和仿真。該軟件操作界面簡(jiǎn)潔，功能清晰，簡(jiǎn)單易懂，用戶(hù)可以輕松自學(xué)設(shè)計(jì)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(biāo)準(zhǔn)液壓、氣動(dòng)及電氣元器件，用戶(hù)在設(shè)計(jì)和仿真過(guò)程中，只需將元件庫(kù)里的標(biāo)準(zhǔn)元器件直接拖移到繪圖區(qū)域，雙擊鼠標(biāo)可對(duì)標(biāo)準(zhǔn)元器件進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。另外，該軟件提供的液壓、氣動(dòng)及電氣標(biāo)準(zhǔn)件不僅備有文本說(shuō)明、圖形，而且配備了各標(biāo)準(zhǔn)元器件的動(dòng)畫(huà)演示，使得各標(biāo)準(zhǔn)元器件的工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)更加清晰明了。 標(biāo)準(zhǔn)元器件，如圖1所示。用戶(hù)可根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容選

4、取所需元器件搭建液壓與氣動(dòng)回路，從而對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行模擬仿真及測(cè)試。由于仿真參數(shù)和動(dòng)作實(shí)時(shí)顯示，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生實(shí)踐教學(xué)的積極性，切實(shí)做到教學(xué)做一體化教學(xué)，取得了極佳的教學(xué)效果。 3FluidSIM軟件在實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用 在實(shí)踐教學(xué)中，利用FluidSIM軟件，既可以設(shè)計(jì)液壓回路〔如液壓方向控制回路設(shè)計(jì)〕，也可以進(jìn)行系統(tǒng)模擬仿真。在設(shè)計(jì)液壓回路中，利用鼠標(biāo)將FluidSIM軟件元件庫(kù)中的標(biāo)準(zhǔn)元器件拖移到繪圖區(qū)域，鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊連接點(diǎn)按住不放，將鼠標(biāo)移動(dòng)至另一連接點(diǎn)即可生成管路。 FluidSIM軟件元件庫(kù)中的標(biāo)準(zhǔn)元器件豐富且易識(shí)別，既方便教師實(shí)踐教學(xué)，也加深學(xué)生對(duì)標(biāo)準(zhǔn)元器件的理解。如圖2所示，

5、采用三位四通電磁換向閥的換向回路，在回路設(shè)計(jì)中，采用O型中位機(jī)能的三位四通電磁換向閥來(lái)控制液壓缸的換向。當(dāng)YA1通電、YA2斷電時(shí)，換向閥處于左位工作，液壓缸左腔進(jìn)油，右腔回油，從而實(shí)現(xiàn)活塞向右移動(dòng);當(dāng)YA1斷電、YA2通電時(shí)，換向閥處于右位工作，液壓缸右腔進(jìn)油，左腔回油，從而實(shí)現(xiàn)活塞向左移動(dòng);當(dāng)YA1和YA2都斷電時(shí)，換向閥處于中位工作，液壓缸不進(jìn)出油，活塞停止運(yùn)動(dòng)。 FluidSIM軟件除了可以設(shè)計(jì)液壓與氣動(dòng)回路，還可以對(duì)液壓回路相配套的電氣控制回路進(jìn)行設(shè)計(jì)。采用電氣控制回路設(shè)計(jì)的原因在于，電氣控制回路可對(duì)液壓回路進(jìn)行自動(dòng)控制，增強(qiáng)了用戶(hù)對(duì)電氣控制液壓回路的理解，提升了用戶(hù)在實(shí)際問(wèn)題

6、方面的應(yīng)用。 FluidSIM軟件元件庫(kù)有著豐富的電氣元件可供選擇：各種開(kāi)關(guān)按鈕、電源、繼電器線(xiàn)圈和傳感器。利用這些電氣元件，把各種電氣元件連成一個(gè)電氣控制系統(tǒng)，再通過(guò)電氣元件和液動(dòng)元件之間建立標(biāo)簽，就可以設(shè)計(jì)出與液壓傳動(dòng)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。 當(dāng)液壓回路和相配合的電氣控制回路設(shè)計(jì)完成之后，可將FluidSIM軟件切換到仿真模式，啟動(dòng)回路仿真功能。將鼠標(biāo)放置在開(kāi)關(guān)按鈕SB1上，此時(shí)鼠標(biāo)將會(huì)變?yōu)槭种感螤?，點(diǎn)擊即可運(yùn)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(xiàn)條，淺灰色線(xiàn)條代表低壓油路，如圖4〔a〕;紅色線(xiàn)條表示電氣控制

7、回路接通線(xiàn)路的局部，如圖4〔c〕。在液壓回路仿真中，可提前設(shè)置各液動(dòng)元器件的壓力和流量為顯示狀態(tài)，仿真中可以隨時(shí)查看各管路上某點(diǎn)壓力和流量的大小，也還可以導(dǎo)出各元器件工作與時(shí)間關(guān)系的狀態(tài)圖，如圖4〔b〕。 通過(guò)液壓回路仿真，可以加深學(xué)生對(duì)液壓回路工作原理的認(rèn)識(shí)，也可以驗(yàn)證液壓回路系統(tǒng)的正確性，進(jìn)而將系統(tǒng)付諸實(shí)踐。 FluidSIM軟件引入到液壓與氣動(dòng)技術(shù)課程設(shè)計(jì)中，一方面讓學(xué)生了解和掌握液壓系統(tǒng)，幫助學(xué)生更好的理解該課程;另一方面借助計(jì)算機(jī)輔助教師去設(shè)計(jì)課程。該軟件教學(xué)模塊中具有豐富的液壓技術(shù)根底、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(shí)踐教學(xué)過(guò)程中，利用FluidSI

8、M軟件多媒體教學(xué)資源輔助教學(xué)，也可以輔助學(xué)生課后進(jìn)一步學(xué)習(xí)液壓與氣動(dòng)技術(shù)的理論知識(shí)，穩(wěn)固課堂實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容。多媒體教學(xué)影片的引入，既改善教師實(shí)踐教學(xué)的效果，又利于學(xué)生對(duì)抽象概念的理解，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)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(dòng)技術(shù)?綜合實(shí)訓(xùn)教學(xué)中，采用FluidSIM仿真軟件可以有以下優(yōu)勢(shì)： 〔1〕利用FluidSIM仿真軟件，可以使學(xué)生對(duì)所有液壓與氣動(dòng)回路的工作狀態(tài)有了更清楚的認(rèn)識(shí)。學(xué)生可以在液壓回路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)前，先對(duì)自己設(shè)計(jì)的回路進(jìn)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(xué)生更加具體的認(rèn)識(shí)液壓與氣動(dòng)回路工作狀態(tài)。 〔2〕利用Flu

9、idSIM仿真軟件，學(xué)生對(duì)液壓與氣動(dòng)元器件的工作原理更加容易理解。在仿真軟件中，獨(dú)立的液壓或氣壓元件，根據(jù)要求設(shè)計(jì)不同的也與氣動(dòng)回路，通過(guò)對(duì)不同設(shè)計(jì)方案的比較與分析優(yōu)化最正確方案，培養(yǎng)學(xué)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(dòng)技術(shù)?課程教學(xué)，使教學(xué)直觀生動(dòng)，教學(xué)內(nèi)容易接受，提高教學(xué)效果。利用多媒體教學(xué)影片可以輔助教師的實(shí)踐教學(xué)局部，也可以幫助學(xué)生更好的理解抽象原理和課后穩(wěn)固，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)造力。 參考文獻(xiàn) 【1】毛智勇，劉寶權(quán).液壓與氣壓傳動(dòng)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2021. 【2】馬振福.液壓與氣壓傳動(dòng)[M].北京：機(jī)械

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