FluidSIM软件在《液压与气压传动》教学中的应用

　《液压与气压传动》随着计算机、可编程逻辑控制器、微电子技术的快速发展而发展成一门涵盖传动控制、安装调试、系统维修检测等方面的控制技术具有很强的实践性、应用性。液压气动技术是高职院校机电大类专业的职业能力课，包括液压传动和气动技术两大块; 其要求学生能正确识读液压气动图形符号、掌握常见液压气动元件工作原理和结构组成、组建液压气动控制回路、分析设计与检测维修简单的液压气动系统。
抽象的液压气动系统，复杂的元件结构给教师传统的板书加PPT 的教学方法带来挑战; 给缺少实践经验和理论基础比较薄弱的学生增加学习上的困难。为解决这一教学问题，提高课堂教学效果，本文利用Fluid SIM 仿真软件进行辅助教学，使结构复杂的液压气动元件形象化、直观化，还可利用软件仿真功能对液压气动回路组建进行动态分析与纠错。采用Fluid SIM 辅助教学可以完善教学方法、增加教学手段的多样性还能提高学生学习的积极性、主动性最终取得良好的教学效果。
FluidSIM 软件由德国费斯托公司和Paderborn 大学联合开发用于液压与气压传动的教学软件。FuidSIM 包括两部分，其中FluidSIM-H 用于液压传动教学，FluidSIM-P 则被用于气压传动教学。
FuidSIM 软件采用交互式菜单，菜单栏和标题栏非常直观，操作界面与AutoCAD 软件的图形操作界面类似。操作方式类似VB 可直接拖拽菜单左下边的各类元件图形符号到右边新建的空白文件中进行设计，双击该图形符号设置压力、流量、开口度等参数。按住鼠标左键拖动即可将选定的两个图形符号自动连接起来，生成所需的油路( 如图1) ; 通过拖拽相应元件图形符号或者调整生成的油路角度和位置可智能化避免油路交叉干涉( 如图2) 。根据FuidSIM 软件的这一特性，学生能很快掌握软件操作并快速地完成液压—气动—工作回路图绘制，并对回路进行仿真。

图1 拖拽绘图需要的液压回路图  图2 调整位置角度后的液压回路图
2 Fluid SIM 软件在教学中应用
2．1 软件在学习液压元件结构原理的应用
本文以压力制阀中的溢流阀为例，介绍Fluid SIM 软件在学习液压元件结构原理的应用，具体分为以下四部分: 图形符号说明( 如图3) ，实物插图( 如图4) ，结构原理图( 如图5) ，教学影片( 如图6) 。借助软件的这些功能提高课堂教学趣味的同时，同学们也轻松掌握抽象的理论知识。

图3 图形符号说明

图4 实物插图         图5 结构原理图

图6 教学影片
2．2 软件在液压速度控制回路中的应用
以节流调速回路的组建与分析为例。节流调速回路是通过改变节流阀的通流截面积大小来改变流入液压缸的流量多少，进而实现执液压缸活塞杆运动速度快慢的调节。节流阀组建的调速回路共有三种: 一是节流阀安装液压缸的进油路上; 二是节流阀串联在液压缸的回油路上; 三是节流阀并联在液压缸的支路上。便于理解本案例采用的是节流阀安装在进油路的节流调速回路。在Fluid SIM 软件的元件库中选取需要的液压元件，组建如图7 所示的进油路节流阀调速回路，分别双击节流和阀液压缸图形符号设置开口度、速度等参数。该调速回路所使用的主要元件如下: 压力表1 只，节流阀1 个，双作用单杆液压缸1 个，液压泵1台，溢流阀1 个，油箱2 个。在Fluid SIM 软件中调整节流阀的开口度分别为90%、60 %、30%，液压缸输出力分别为0N、300N、500N、700N 同时记录下节流调速回路中液压缸活塞杆伸出的速度，其结果如下表。

图7 进油路节流调速回路

开口速度负载	0N	300N	500N	700N
30%	0．02	0．01	0．01	0．009
60%	0．05	0．04	0．04	0．03
90%	0．17	0．17	0．17	0．17

从上表中的开口率和速度变化来看，当节流阀开口率变大、液压缸负载大小一定时，活塞杆运动的速度快速增加; 当节流阀开口率一定时，液压缸负载的变化引起的活塞杆速度的变化较小，通过实验可知Fluid SIM 软件可直观、逼真的完成实验回路的分析与组建。
3 结论
在2016 级机电一体化专业的液压与气压传动课程中引入Fluid SIM 辅助教学。利用软件丰富的教学资源将液压气动元件复杂的结构转化生动、易懂的图片、动画，增加了课堂的趣味性，提高了学生学习的热情; 利用软件仿真功能进行液压气动回路组建时可边搭接边仿真，可实现动态分析与及时纠错，发挥学生的主动性、创造性。学生一致认为使用该软件进行教学更直观，所讲授知识也更易接受，教学效果好。