毛洪美

【摘要】本文介紹了本人在《液壓與氣壓傳動控制技術(shù)》課程理實(shí)一體化教學(xué)改革中采用FluidSIM軟件進(jìn)行輔助教學(xué)的實(shí)踐應(yīng)用，并結(jié)合實(shí)例對FluidSIM軟件的回路設(shè)計與仿真功能進(jìn)行了充分說明。

【關(guān)鍵詞】液壓與氣壓傳動控制技術(shù)；教學(xué)改革；FluidSIM軟件；應(yīng)用與實(shí)踐

《液壓與氣壓傳動控制技術(shù)》是機(jī)電類專業(yè)的核心專業(yè)基礎(chǔ)課程。液壓與氣壓系統(tǒng)工作過程繁瑣，且元件結(jié)構(gòu)多樣，在授課過程中如何讓繁瑣、呆板、不易懂的知識點(diǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)樾蜗笊鷦?、通俗易懂、積極主動的內(nèi)容，以強(qiáng)化同學(xué)們對知識的主動消化和掌控，從來都是教師工作的瓶頸之一。傳統(tǒng)的授課大都是黑板以及掛圖等，教學(xué)手段比較單一。隨著計算機(jī)廣泛應(yīng)用與普及，教學(xué)中逐漸用電子課件的方式，包括圖片、視頻等，來展現(xiàn)液壓與氣壓系統(tǒng)的工作過程及元件內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理。它們激發(fā)了學(xué)生一定程度的學(xué)習(xí)興趣，但是教學(xué)的課件是教師提前準(zhǔn)備好的，在教學(xué)過程中同學(xué)是被動的、填鴨式的，能否采用一種更為主動的方式，讓同學(xué)與教師一起參與系統(tǒng)的設(shè)計并仿真一些工作回路呢？這里利用FluidSIM軟件進(jìn)行液壓與氣壓系統(tǒng)回路的設(shè)計與工作過程的仿真，可讓同學(xué)的被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訁⑴c，可提高學(xué)習(xí)興趣和教學(xué)效果。

一、什么是FuidSIM軟件

FluidSIM 是一款用于創(chuàng)造、模擬、說明、學(xué)習(xí)氣壓傳動、液壓傳動、電氣控制、回路圖的綜合軟件。通過拖拽即可創(chuàng)建回路圖。將部件放入回路圖中，即可清楚的觀看到回路動作過程。簡單、高效。

FluidSIM提供了一個直觀的回路圖編輯器，編輯器帶有全部元件的詳細(xì)描述、剖視圖動畫、元件圖片及視頻序列。這使得FluidSIM成為最佳的教學(xué)工具，同時也是自學(xué)者的不二選擇。

不僅如此，F(xiàn)luidSIM利用DDE及OPC通訊技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了與其他軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。同時，程序支持Festo EasyPorts，將與真機(jī)連接變?yōu)榱丝赡堋?/p>

二.FuidSIM軟件實(shí)際教學(xué)中的應(yīng)用與實(shí)踐

（一）液壓（氣壓）系統(tǒng)的設(shè)計與仿真

由于液壓與氣壓系統(tǒng)的設(shè)計操作非常相似，界面也完全一樣，因此以液壓系統(tǒng)的設(shè)計為例來介紹FuidSIM軟件的應(yīng)用。圖1為用戶主界面。

圖1.FluidSIM-H主界面 圖2.液壓回路仿真截圖

圖3電氣—液壓回路仿真圖

FluidSIM-H主界面很直觀，左邊是元件庫，右邊是設(shè)計區(qū)，采用鼠標(biāo)直接從元件庫中拖動元件放在右邊的設(shè)計區(qū)進(jìn)行設(shè)計。界面上是設(shè)計好的液壓系統(tǒng)，黑色線條為管道，主要的液壓元件有液壓源、三位四通換向閥（手動）、單作用液壓缸、安全閥、卸荷閥、壓力表（3個），旁邊彈出的是一個顯示單作用缸和卸荷閥狀態(tài)圖。點(diǎn)擊 選項(xiàng)-仿真 便可進(jìn)行仿真，手動三位四通換向閥可通過點(diǎn)擊鼠標(biāo)換向到左位。圖2為仿真過程截圖。

在圖2中，紅色的粗線表示壓力油，褐色細(xì)線表示常壓油。液壓回路右側(cè)的單雙作用缸和換向閥的狀態(tài)圖中可清晰的顯示出單作用液壓缸的工作行程和時間的關(guān)系、換向閥閥位和時間的關(guān)系。

仿真過程隨時可以暫停，以方便查看各元件的運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)，元件當(dāng)前的壓力和流量參數(shù)都可以通過右鍵點(diǎn)擊圖標(biāo)，彈出相應(yīng)對話框來進(jìn)行設(shè)定和查看。通過液壓回路工作過程的仿真和元件的實(shí)時狀態(tài)顯示，可以很形象地反映出各元件在回路工作過程中的相應(yīng)動作，加強(qiáng)同學(xué)對液壓回路原理和元件結(jié)構(gòu)動作的掌握。

（二）電氣控制回路的設(shè)計與仿真

FuidSIM-H軟件除了可以進(jìn)行液壓與氣壓回路設(shè)計，還有齊全的電控元件，能夠滿足與液壓傳動系統(tǒng)配套的電氣控制回路的設(shè)計要求，并能實(shí)現(xiàn)電氣和液壓（氣壓）回路同時同步仿真。

下面是用FuidSIM-H軟件設(shè)計的一個雙作用液壓缸往復(fù)動作回路。圖3為仿真截圖。

此電氣控制回路設(shè)有兩個按鈕分別控制兩個繼電器的線圈，通過這兩個繼電器的常開觸點(diǎn)分別來控制電磁閥鐵芯的通斷，進(jìn)而控制電磁換向閥的閥位，換向閥使油路轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)液壓缸活塞桿的伸出和縮回。在液壓回路與電氣控制回路設(shè)計完畢以后，可立刻進(jìn)行聯(lián)合同步仿真。如果電氣控制回路不合格，F(xiàn)uidSIM-H會發(fā)出警報并提示，仿真也將中斷。

三、FuidSIM軟件應(yīng)用實(shí)踐總結(jié)

本人在進(jìn)行《液壓與氣壓傳動控制技術(shù)》課程的一體化教學(xué)中，針對機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)的學(xué)生，試探性地利用FuidSIM軟件進(jìn)行輔助教學(xué)。學(xué)生在實(shí)操前進(jìn)行液壓與氣壓傳動系統(tǒng)回路設(shè)計和仿真的整個過程，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)效果，同時讓學(xué)生在實(shí)操時對液壓與氣壓系統(tǒng)及元件結(jié)構(gòu)功能有了更充分的理解和掌握。在指導(dǎo)液壓與氣壓系統(tǒng)回路課程設(shè)計時，用FuidSIM軟件演示每一個學(xué)生的設(shè)計回路，并針對每位同學(xué)設(shè)計的回路進(jìn)行現(xiàn)場分析，啟發(fā)學(xué)生創(chuàng)造性的設(shè)計思路。

從學(xué)生座談和教學(xué)評價、及學(xué)校教務(wù)督導(dǎo)等的教學(xué)反饋中，可以看到同學(xué)普遍都接受這種FuidSIM軟件輔助教學(xué)的方式，并得到同學(xué)的高度評價：形象生動、直觀通俗，教學(xué)內(nèi)容易接受，學(xué)習(xí)效果非常好。

參考文獻(xiàn)：

[1] FuidSIM軟件使用手冊 2003

[2] 王積偉. 液壓與氣壓傳動，機(jī)械工業(yè)出版社，2005

[3] 胡海清. 氣壓與液壓傳動控制技術(shù)，北京理工大學(xué)出版社，2009

[4] 楊曙東.液壓傳動與氣壓傳動，華中科技大學(xué)出版社，2008