液压与气动仿真软件在教学实践中的应用

袁青英

摘 要：该文介绍了FluidSIM仿真软件的功能及特点，具体说明了FuidSIM软件在液压与气压传动教学实践中的应用，并阐述了该软件对教师教学改革和学生学习领会能力的的有利影响。

关键词：FluidSIM仿真软件 液压与气动 教学实践

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）02（c）-0139-01

《液压与气压传动》课程是研究液压与气动技术一般规律和具体应用的一门学科，也是机电类专业一门非常重要的专业课，融合了机械、电子、控制等多个学科，但是液压和气压元件结构复杂，原理抽象，对于缺乏实际经验和接触现场机会有限的学生来说学习和理解起来非常困难，如何解决这个难题成为液压与气压传动教学的重中之重。多媒体技术的快速发展带动了仿真软件在教学实践中的应用，并且越来越普及，德国Festo公司的FluidSIM软件是专门用于液压与气压传动课程的教学软件，其科学的回路设计和先进的仿真功能极大地降低了液压与气压传动学科的抽象性与复杂性，将一些元件的工作过程和原理以更加生动直观的形式表现出来。

1 FuidSIM软件介绍

1.1 FuidSIM软件介绍

FluidSIM软件是德国Festo公司与Paderborn大学联合开发的一款专门用于液压与气压传动的教学辅助软件，包括FluidSIM-H和FluidSIM-P两个软件，其中FluidSIM-H用于液压传动技术的模拟仿真与排障，FluidSIM-P用于气压传动，二者界面完全一致。

1.2 FuidSIM软件在液压与气压传动领域的优越性

1.2.1 便捷准确的绘图功能

仿真软件的工作原理就是通过将源语言进行规范化的处理，按规定描述模型的符号、语句、句法、语法，便可检测源程序中的错误，将源程序翻译成机器可执行码。FluidSIM软件的图库中有100多种标准液压、气动、电气元件，可以方便准确地绘制各种简单结构的气动和液压回路图，另外，其专门针对流体而特殊设计的CAD功能和回路的仿真功能紧密联系在一起，因此相对于一般的计算机辅助绘图软件，FluidSIM软件在绘制专业图形时效率会更高。

1.2.2 先进的仿真功能

由于液压系统中执行元件的速度﹑动作和方向都有较强的变化性，因此要求该系统的仿真软件不仅要有良好的静态性能，而且还应具有灵敏的动态性能，保证反馈的信号及时被系统执行，加工出精度较高的零件。FluidSIM软件能够准确地对液压（气压）回路图进行实际仿真，通过建立仿真实验，调整已有的系统参数，明确参数的最佳匹配，进而确定实际设计所需的数据，从而缩短系统的调试时间，提高效率。FluidSIM软件还能显示元件的状态图，这样可以在设计完回路后通过仿真实验检验新设计方案的可行性及结构参数对系统动态性能的影响，以便确定最佳控制方案和最佳结构。

2 FuidSIM软件在液压与气压传动教学实践中的具体应用

2.1 绘图

FuidSIM软件的元件库包含回路设计所必需的气动和电气元件，具备绘制符合标准液压（气压）原理图和建立正确回路的所有功能。

将图库中的元件拖到制图区，便可快速绘制出该元件的原理图，在两个连接点之间按住鼠标左键移动即可自动生成所需的气路，从而进行元件接口间气路的连接。已生成气路的位置可以根据需要自由调节，避免气路之间的相互交叉。FuidSIM软件还会对在绘元件的原理图进行检查，查看各元件的线路连接是否可行，及时解决绘制过程中的问题，较大地提高了绘制原理图的工作效率。

2.2 设计电气控制的液压与气动回路

FluidSIM软件可以设计电气控制的液压与气动回路。以往的液压与气压传动教学中，通过讲解可以使学生了解和掌握液压与气压回路，但仅凭原理图和电路图学生依然不明白各种电磁开关和电磁阀门的运作过程，理解和接受起来比较困难。FluidSIM软件电气-液压（气压）回路设计与仿真同时进行。

例如设计电气控制的液气压回路。FuidSIM液气压设计与仿真软件提供了大量电气元件，便于设计电气控制的液气压回路。如：交直流电源、按钮开关、接近开关、继电器线圈、各种触点等，足以满足液气压回路设计所需，并能同时进行电气回路和液气压回路的模拟仿真。

2.3 在实验中的应用

传统的教学中，验证性和演示性是实验项目的基本特征和存在方式，实验过程中学生的动手及思考都是被动的、常规的，没有太多独立思考的空间，也没有太多实践的机会，实验过程只是机械地根据实验指导书的内容循规蹈矩按部就班地进行，导致学生实践动手能力严重缺乏。将仿真软件的使用和的实验实际操作结合起来，对激发学生实验操作的主观能动性和提高学生学习的创造性都大有裨益。

例如气动控制综合实验，学生按照实验要求，运用FuidSIM软件独立完成气动回路设计工作，实验中学生可以利用软件高效准确的绘图功能及强大的仿真功能及时对设计中的错误进行检验改进，设计出合理的实验回路。黑色线条为气管，换向元件为手动三位四通换向阀、双作用气缸、气源装置和辅助元件。点击界面上部的仿真按钮进行仿真，并用鼠标点动换向阀手动操作钮，即可对回路进行模拟仿真。这个回路实验清晰的反映了各元件在回路中的工作过程，加深了学生对元件结构和回路工作原理的认识。

3 FluidSIM软件对教师教学和学生学习的有益影响

FluidSIM软件适用性强、操作简单、功能强大、高度可视化，教师可以通过此软件业将理论原理运用于工程实践中去，增加学生实践和动手的机会，进而提高学生对液压与气压传动课程的感性认识，增强学习兴趣，提高学习效率。

其次，FuidSIM软件先进的仿真功能够使学生真正参与到液压与气动学习实践中去，模拟的原件工作流程演示能提升学生对所学知识的理解能力，加快理解速度。如在实验中，可以利用FuidSIM软件对气动回路及控制系统进行仿真实验，使得每个同学都能参与实验的全过程，学生可以直观准确地看到常规实验使用的传感器、控制器和执行元件及它们的运行原理，更深刻地了解它们的实际应用，学习的主动性更强。这样一来，不仅能提高学习效率，还能培养学生用所学知识解决实际问题的能力。

4 结语

将FuidSIM液（气）压设计与仿真软件运用到课堂教学中，指导学生进行液气压回路设计时，用软件展示各个学生的设计成果，并现场模拟仿真，总结设计的经验教训，对学生的思路有很好的启发作用。FuidSIM软件可以将教学内容以直观形象生动的方式展现给学生，有益于学生对教学活动的理解，学习效果显著。

参考文献

[1] 唐德栋，孔祥冰，韩桂华.FluidSIM在液压与气动教学中的应用[J].机械设计与制造，2005（4）.

[2] 姚佳.《液压与气动技术》课程教学中仿真软件的选用[J].科技信息，2010（30）.endprint