《液压与气压传动控制技术》课程教学改革中FluidSIM软件的应用与实践

【摘要】本文介绍了本人在《液压与气压传动控制技术》课程理实一体化教学改革中采用FluidSIM软件进行辅助教学的实践应用，并结合实例对FluidSIM软件的回路设计与仿真功能进行了充分说明。

【关键词】液压与气压传动控制技术；教学改革；FluidSIM软件；应用与实践

《液压与气压传动控制技术》是机电类专业的核心专业基础课程。液压与气压系统工作过程繁琐，且元件结构多样，在授课过程中如何让繁琐、呆板、不易懂的知识点转变为形象生动、通俗易懂、积极主动的内容，以强化同学们对知识的主动消化和掌控，从来都是教师工作的瓶颈之一。传统的授课大都是黑板以及挂图等，教学手段比较单一。随着计算机广泛应用与普及，教学中逐渐用电子课件的方式，包括图片、视频等，来展现液压与气压系统的工作过程及元件内部结构原理。它们激发了学生一定程度的学习兴趣，但是教学的课件是教师提前准备好的，在教学过程中同学是被动的、填鸭式的，能否采用一种更为主动的方式，让同学与教师一起参与系统的设计并仿真一些工作回路呢？这里利用FluidSIM软件进行液压与气压系统回路的设计与工作过程的仿真，可让同学的被动学习转变为主动参与，可提高学习兴趣和教学效果。

一、什么是FuidSIM软件

FluidSIM 是一款用于创造、模拟、说明、学习气压传动、液压传动、电气控制、回路图的综合软件。通过拖拽即可创建回路图。将部件放入回路图中，即可清楚的观看到回路动作过程。简单、高效。

FluidSIM提供了一个直观的回路图编辑器，编辑器带有全部元件的详细描述、剖视图动画、元件图片及视频序列。这使得FluidSIM成为最佳的教学工具，同时也是自学者的不二选择。

不仅如此，FluidSIM利用DDE及OPC通讯技术，实现了与其他软件进行数据交换。同时，程序支持Festo EasyPorts，将与真机连接变为了可能。

二.FuidSIM软件实际教学中的应用与实践

（一）液压（气压）系统的设计与仿真

由于液压与气压系统的设计操作非常相似，界面也完全一样，因此以液压系统的设计为例来介绍FuidSIM软件的应用。图1为用户主界面。

图1.FluidSIM-H主界面 图2.液压回路仿真截图

图3电气—液压回路仿真图

FluidSIM-H主界面很直观，左边是元件库，右边是设计区，采用鼠标直接从元件库中拖动元件放在右边的设计区进行设计。界面上是设计好的液压系统，黑色线条为管道，主要的液压元件有液压源、三位四通换向阀（手动）、单作用液压缸、安全阀、卸荷阀、压力表（3个），旁边弹出的是一个显示单作用缸和卸荷阀状态图。点击 选项-仿真 便可进行仿真，手动三位四通换向阀可通过点击鼠标换向到左位。图2为仿真过程截图。

在图2中，红色的粗线表示压力油，褐色细线表示常压油。液压回路右侧的单双作用缸和换向阀的状态图中可清晰的显示出单作用液压缸的工作行程和时间的关系、换向阀阀位和时间的关系。

仿真过程随时可以暂停，以方便查看各元件的运行参数和状态，元件当前的压力和流量参数都可以通过右键点击图标，弹出相应对话框来进行设定和查看。通过液压回路工作过程的仿真和元件的实时状态显示，可以很形象地反映出各元件在回路工作过程中的相应动作，加强同学对液压回路原理和元件结构动作的掌握。

（二）电气控制回路的设计与仿真

FuidSIM-H软件除了可以进行液压与气压回路设计，还有齐全的电控元件，能够满足与液压传动系统配套的电气控制回路的设计要求，并能实现电气和液压（气压）回路同时同步仿真。

下面是用FuidSIM-H软件设计的一个双作用液压缸往复动作回路。图3为仿真截图。

此电气控制回路设有两个按钮分别控制两个继电器的线圈，通过这两个继电器的常开触点分别来控制电磁阀铁芯的通断，进而控制电磁换向阀的阀位，换向阀使油路转换，实现液压缸活塞杆的伸出和缩回。在液压回路与电气控制回路设计完毕以后，可立刻进行联合同步仿真。如果电气控制回路不合格，FuidSIM-H会发出警报并提示，仿真也将中断。

三、FuidSIM软件应用实践总结

本人在进行《液压与气压传动控制技术》课程的一体化教学中，针对机电一体化技术专业的学生，试探性地利用FuidSIM软件进行辅助教学。学生在实操前进行液压与气压传动系统回路设计和仿真的整个过程，激发学生的学习兴趣，提高学习效果，同时让学生在实操时对液压与气压系统及元件结构功能有了更充分的理解和掌握。在指导液压与气压系统回路课程设计时，用FuidSIM软件演示每一个学生的设计回路，并针对每位同学设计的回路进行现场分析，启发学生创造性的设计思路。

从学生座谈和教学评价、及学校教务督导等的教学反馈中，可以看到同学普遍都接受这种FuidSIM软件辅助教学的方式，并得到同学的高度评价：形象生动、直观通俗，教学内容易接受，学习效果非常好。

参考文献：

[1] FuidSIM软件使用手册 2003

[2] 王积伟. 液压与气压传动，机械工业出版社，2005

[3] 胡海清. 气压与液压传动控制技术，北京理工大学出版社，2009

[4] 杨曙东.液压传动与气压传动，华中科技大学出版社，2008