FluidSIM在液壓傳動課程教學中的應用研究

◇南充職業技術學院機電工程系 趙國偉 李 薇 沈桓宇

本文將FluidSIM軟件應用于液壓傳動課程教學，研究其在液壓元件和液壓回路教學方面的應用。研究表明，FluidSIM軟件簡單易學，能促進學生理解相關知識點，有助于激發學生的學習熱情，提高教學質量，提升學生專業素養。

液壓傳動廣泛應用于機床與汽車工業、工程機械、家用電器等行業。《液壓傳動》課程是高職院校機械類專業主干課程[1]。傳統的液壓傳動課程教學主要針對液壓動力元件、液壓執行元件、液壓控制元件及液壓基本回路進行初步的學習，相關知識點的連貫性較差，學生脫離教材后難以獨立分析工程實際案例，缺乏液壓傳動系統分析和設計經驗，在相關工作崗位上無競爭優勢[2]。本文將FluidSIM軟件引入液壓傳動課程教學，借助FluidSIM軟件提高學生對液壓傳動系統的認知、分析和設計能力，使液壓傳動課程教學更加貼近工作實際。建立適應于高職院校學生學習特點的液壓傳動課程教學方法，實現對液壓傳動課程進行教學改革的目的。解決學生對液壓傳動課程知識點掌握不牢、液壓系統分析能力弱的問題，提高學生解決液壓系統工程實際問題的能力。

1 FluidSIM軟件介紹

FluidSIM軟件是用于液壓技術的教學軟件，其可將機械輔助設計功能和仿真功能緊密聯系在一起，可對基于液壓元件物理模型的回路圖進行模擬仿真，使回路圖繪制和相應液壓系統仿真保持一致。FluidSIM軟件通過文本說明、圖形動畫等形式對液壓元件的基本原理進行了詳細介紹，便于老師課堂講授和學生自學相關液壓技術知識[3-5]。

FluidSIM軟件包含仿真和新建回路圖、液壓技術多媒體教學、元件庫等模塊。仿真和新建回路模塊對軟件的基本操作、液壓元件的布置、管路和電纜的連接方式、回路圖和狀態圖的相關功能進行了詳細的介紹。液壓技術多媒體教學模塊為教師和學生提供了豐富的教學資源，包含元件描述、元件圖片和元件插圖等的詳細介紹，同時通過動畫、圖像等形式對液壓技術基礎和各元件工作原理進行了詳細闡述。元件庫中包含液壓傳動常用的各類液壓元件，在繪制液壓系統圖時，工作人員將需要的元件拖入繪圖區即可，操作簡單方便。

2 FluidSIM在液壓基本元件教學中的應用

2.1 液壓基本原理

FluidSIM軟件能將建立好的液壓回路進行動態仿真，便于老師向學生展示各類液壓傳統系統的工作原理，如千斤頂、磨床工作臺液壓系統的工作原理。相較于傳統教學，動態演示更加形象直觀，便于學生理解，有助于激發學生的學習熱情，提高教學質量。

2.2 液壓動力元件和執行元件

高職院校學生在對動力元件和執行元件學習過程中存在對液壓泵和液壓馬達工作原理理解不透徹，容易混淆液壓泵的壓力、排量、流量、功率、效率之間的關系，且不擅于進行相關的計算。在FluidSIM軟件中將液壓泵、液壓缸和液壓馬達拖入繪圖區，設置好已知參數，就可以自動計算出其他的參數值，可以免去復雜的計算過程，將學生從繁雜的計算中解放出來，使得學習過程更加輕松，同時也降低了這部分知識點的學習難度。學生掌握相關技巧后，可以將其應用于以后的工作中，可有效避免因計算失誤而引起的事故。

2.3 液壓控制元件和輔助元件

FluidSIM軟件對各種類型的方向控制閥、壓力控制閥和流量控制閥都有詳細的介紹，并配有相應的插圖。為方便學習者更好的理解各種液壓元件，FluidSIM對每一種液壓元件都配有相應的回路圖，并對回路圖中各元件的功能進行了詳細介紹，有助于學生課前預習和課后自學。在回路圖中不僅可以看見回路圖中各元件的連接方式，還能隨時查看各元件的圖形結構、剖面結構、功能與作用等詳細信息。教師圍繞回路圖對各類液壓閥的用途與分類、結構與工作原理進行詳細的講解，使得整個教學過程具有較強的帶入性，學生不再是單一的學習單個液壓元件，而是建立在系統的基礎上對具體的液壓元件進行全面深入的學習，有助于學生理解相關知識點。

3 FluidSIM在液壓回路教學中的應用

3.1 液壓基本回路

在傳統的液壓基本回路課堂教學中，通過PPT動畫展示各回路換向閥的切換與進出油路的循環過程，這類PPT制作難度大，效率低，且不便于修改。在傳統教學過程中引入FluidSIM軟件，借助于FluidSIM軟件調用制定好的液壓基本回路，不僅能動態顯示各類閥的切換過程，同時能精確顯示進油路和回油路油液的流動方向并模擬執行元件的動作過程。軟件的仿真過程可以根據不同的情況進行實時調節，有助于學生理解液壓基本回路的作用原理。在液壓基本回路的學習過程中還能對各類液壓元件的參數進行嚴格控制，如對液壓泵的參數、液壓缸的負載、液壓閥的調節壓力等按照規范進行設置，使學生在學習新知識的同時能鞏固前面的知識點。

3.2 典型液壓系統分析

液壓傳動課程前期教學環節對液壓元件和液壓基本回路學習的最終目的就是要讓學生掌握基本的液壓系統分析技巧，最終能結合產品實際需求設計出符合生產實際的液壓系統。因此，典型液壓系統分析是液壓傳動課程中綜合性最強，要求最高的一個環節。傳統教學模式圍繞典型液壓系統原理圖對該系統的每一個動作過程中各開關、閥類元件、進油路、回油路進行逐一分析。因為復雜液壓系統的動作要求較多，液壓閥的配合方式復雜，學生學習起來往往顧此失彼，難以吸收課堂知識。FluidSIM軟件中包含大量可用于教學的典型液壓系統，教師也可以根據課程需要自主設計適應于自身課堂的液壓系統。借助于軟件的仿真功能可以模擬系統在各種工況下的運行情況，設置好各元件的性能參數后，還可以通過狀態圖觀察不同工況下各元件的運行情況。在FluidSIM中繪制好液壓系統原理圖后，學生可以利用檢查功能檢查自己所繪制原理圖是否存在錯誤，結合仿真模擬功能可以設計出符合要求的液壓系統。

4 結語

FluidSIM軟件能有效解決液壓傳動課程中的大部分問題，其具有易于安裝、操作簡單等特點，便于教師將其應用于課堂教學。FluidSIM通過軟件的操作來代替復雜的計算和液壓系統分析過程，有助于激發學生學習熱情，提高教學質量。學生在通過液壓傳動這門課程認識并學會使用FluidSIM后能在將來從事液壓傳動相關工作時具備較強的分析能力，并能利用課堂所學方法有效解決工程實際問題，有助于提高學生的專業素養，增強其在人才市場上的競爭力。