虚拟仿真软件在液压与气动中的应用

陈江瑜　蒲娟　李杰臣　刘琼

（成都航空职业技术学院，四川 成都 610100）

【摘要】当前，液压与气动教学中存在着学生对元器件的认知、系统工作过程认知困难等问题，针对当前存在的这些问题，结合FluidSIM软件来探索如何高效地利用仿真软件来快速实现液压与气压传动以及电液压、电气动的培训与教学。同时指出利用FluidSIM软件不仅仅对提高学生对液压与气动系统的认识，也可以在液气系统设计的时候能解决很多联动参数的计算问题。

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关键词 液压；气动；仿真；软件；教学

0　引言

随着自动化生产线在生产中使用越来越广泛，机电液气光的综合系统也越来越重要，在人们对机械和电气系统有了充分的认知和使用后，越来越多的注意力转移到液压与气动系统相关领域。而在日常的教学中液压与气动的教学却仅仅是作为一门课程而非一个专业存在，所以无论是课时安排还是实训设备都比较薄弱。如何利用仿真软件来实现液压与气动课程的高效教学就是一个重要的课题。

1　目前液压与气动教学中存在的困难

1.1　元器件的认知困难

由于液压与气动系统中涉及的元器件种类和数量较多，而大多数学校并没有相关元器件的剖视的实物，所以学生对元器件的认知主要是通过书上的插图以及挂图来认识。而这种认识始终是静态的，无法充分认识元器件工作过程中的情况。

1.2　系统工作过程认知困难

由于回路系统在工作的时候很多元器件有相互影响，所以系统中元件的工作的不会是顺序动着，而是交互动作。这些交互工作如果相对复杂那么依靠老师讲解系统的工作过程有大部分学生很难理解。

1.3　参数计算困难

在复杂的回路系统中如果想计算很多关键点的参数，那么结算过程就非常复杂，对于学生来说通长需要很长的时间才能计算出来还不能保证正确。

1.4　实践环节安排困难

由于考虑到安全性问题在实践环节的安排通常都是验证性的实验，而没有创造性和创新性的实验。同时也不允许学生对实验设备进行任意搭建这样极大的限制了学生的创造性和创新性。

综上所叙，目前我们在《液压与气动》课程教学中遇到的困难极大的限制了学生对知识内容的认知、理解也极大的限制了学生在学习的时候的积极性、主动性和创造性。

2　教学步骤设计

要解决目前我们在教学中遇到的困难，主要方法就是寻找一个工具或手段能让学生快速理解和接受平时不太容易理解的知识。虚拟仿真软件就是一个很好的选择。但是软件只能作为一个教学手段，并不能代替教学理论。所以一个良好的教学过程应该是把虚拟仿真软件作为理论教学和实践教学中间的桥梁。 在学生学习完成一定的理论知识后，通过虚拟仿真软件来加深理论知识的理论，然后安排设计型实验项目，让学生先在仿真软件上进行项目的设计、仿真。当仿真成功后再进行实际的实践操作。教学过程安排依照：理知识论的学习—教师安排工作任务—设计型实验项目（利用FluidSIM进行设计并仿真验证）—在实验设备上进行实际操作的步骤进行。

3　FluidSIM软件的特点与作用

FluidSIM 软件是由Paderborn大学专家系统研究室 开发研究，专门用于液压、气压传动及电、液、气的混合系统的培训与教学软件。FuidSIM分两个模块，其中 FluidSIM-H 用于液压传动技术，而 FluidSIM-P 用于气压传动技术。该软件因为具有不少优点所在可以被应用在液压与气动技术的教学和设计中。下面结合一个XX回路来叙述FluidSIM的哪些功能能帮助我们在教学中解决哪些问题。

3.1　方便实用的绘图功能

FluidSIM 软件界面非常简洁，其中自带的图库中包括了多种标准的液压与气动元器件，在绘图过程中只需要直接从图库中拖动到制图区，然后再连线即可。而且在该软件中不仅仅能针对液压与气动系统进行绘图，也能绘制液压与气动系统配套的电气图。从而实现电、液、气综合系统的设计，如图1所示。同时在该软件中还可以根据实际的设计情况自定义一些阀门，这些功能有利于学生进行自主性学习也便于安排设计型实验项目。

3.2　模拟仿真功能

FluidSIM 软件可以对绘制的系统回路进行差错与仿真。仿真可以让用户看到各回路的执行与运行过程、动作。而且对于高低压回路能实时的做出展示，如图2所示。而且状态图也便于监控各元器件的实时情况，如图3所示。这将有利于设计型实验项目前的验证。

3.3　自动参数显示

能对系统回路中一些元器件处的参数进行实时的计算和显示其参数。对于一些典型电路学生通过计算并不一定能得到正确的参数值，而该软件不再需要繁杂的计算就能一下得出其结果。对于学生进行系统设计和计算有其他教学无法比拟的优势，如图4、图5所示。

当然FluidSIM 软件还有其它很多功能，但是笔者认为上述三个主要功能只要能灵活的应用就能极大的解决目前我们在《液压与气动》教学中所面临的诸多问题。

4　结束语

通过以上的叙述，清楚地说明了FluidSIM 软件的设计、仿真等功能如果灵活的融合到我们的教学过程中将有助于提高了教学效率，而且还能让学生迅速地掌握液压与气动系统的设计能力。

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参考文献

［1］唐德东.FluidSIM在液压与气动教学中的应用[J].机械设计与制造，2005，4．

［2］李玉军.基于 FluidSIM 软件的液压与气动技术课程教学[J],机电技术，2011，8．

［3］Festo公司.FluidSIM仿真设计软件[Z]．

［责任编辑：薛俊歌］