FluidSIM软件在液压气动实践教学中的应用

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　　【摘要】FluidSIM是德国Festo公司和Paderborn大学开发的用于液压与气压传动的教学软件。根据液压与气压传动的教学内容和特点，本文介绍了这个软件的特点和在液压、气动实践教学中的应用，可以把抽象的、复杂的模型使用元件图符仿真的展示。不仅可以提高学生的理解能力，还可以拓展其思维，增加这门课程的趣味性。
　　【关键词】FluidSIM软件;液压;气动;应用
　　《液压传动与气动技术》课程是机电和自动化控制等多门技术融合在一起的机械传动技术的主要应用形式，在现代化领域的建设中发挥着重要的作用，同时在高职院校也作为一门机电类的基础课程备受重视。对于其抽象化、复杂化的模型系统，学生学习和理解变得很困难，而FluidSIM仿真软件的元件参数的调节范围和实际设备完全一致，把其应用到教学课堂中，充分利用其回路仿真与元件动画的特点，把抽象化的内容具体的、形象的展示在课堂上。
　　一、FluidSIM软件介绍
　　FluidSIM软件是德国Festo公司和Paderborn大学开发的，专门用于液压与气压传动的教学软件。FluidSIM软件拥有直观的界面展示，并配合其图文操作页面，不仅可以轻松的实现拖拉图标进行设计，还可以对其进行仿真，使学生了解设计成果的可行性。FluidSIM软件包括两个软件FluidSIM-H、FluidSIM-P，第一个主要在液压传动教学中使用，第二个则应用于气压传动教学。这个软件突出的特点如下：
　　（一）拥有专业的绘图功能
　　其绘图功能包含了电气、液压、气动的100多种标准的元件。在绘图的时候，可以直接拖拽元件到制图区来完成原理图的制作，鼠标按住左键在两个元件的连接点移动，就能够生成需要的回路，其专业的CAD功能可以轻松应对流体功能的设计。同时，FluidSIM软件还会检查各个元件之间的链接有没有错误，以及其可行性，这样就可以避免在绘图的过程中出现错误，大大提高了绘图的效率，节省了绘图的时间。
　　（二）强大的仿真功能
　　FluidSIM软件还拥有强大的仿真功能，在液压回路设计的时候就可以控制和显示回路的动作，发现其中的问题，方便及时修正。这样就可以设置出稳定性、可靠性、工作效率高、结构合理的流体回路。同时，我们还可以直观的看到元件的参数和状态，例如液压缸活塞杆的节流阀的面积大小、输出力、运动速度等，方便提前观察回路的动态性能，从而准确的预估回路实际的运行状态。这个软件还可以展示回路中各个关键元件的状态量，如流量计的流量、压力表的压力等。
　　（三）综合演示功能
　　FluidSIM软件包含了液压技术教学综合演示功能，主要通过教学影片、实物图片、剖视图、文本说明来描述。详细的介绍了综合演示功能的应用场合和使用方法，使学生身临其境般了解液压与气压传动在应用场景中的效果。
　　二、在实践教学中的应用
　　（一）实践教学的意义
　　液压传动与气动技术这门课程需要进行液压气动实验，而传统的实验大多数都是演示性或验证性的，学生根据实验指导书的步骤按部就班的搭建好平台，学生独立思考的能力得不到培养。而在实践动手环节使用FluidSIM软件，利用其便捷的操作性和丰富的资源，增加了实验的多种可能性。实验的项目从之前的固定的传统的验证实验回路，变成了学生根据教导书的要求完成实验从元件的选择到独立设计实验，不仅可以激发学生的创造性和主观能动性，还可以培养学生对这门课程的兴趣。
　　（二）实践教学案例
　　（1）气压回路的绘制。因为FluidSIM-P和FluidSIM-H拥有着相同的用户界面，操作也是很相似的。所以本文介绍气压回路的绘制以FluidSIM-P为例。首先它的主界面是非常直观的，上面是功能菜单，根据需求可以选择不同的功能菜单，下面分为两部分，元件库位于左半部分，设计界面在右半部分，在绘制气压回路图的时候，可以直接从元件库拖拽到右边的绘图区，放置后的元件也可以在绘图区继续调整，如竖直或者水平交换方向，有无弹簧复位、换向阀的控制方式、常態位置都可以随意调整。把元件在绘图区放置好之后把元件之前连接起来就可以完成系统图的绘制和设计了。
　　（2）仿真气压回路。气压回路图绘制完之后，就可以对其进行仿真了。需要切换FluidSIM软件到仿真模式，开启回路仿真。在仿真之前，可以设置回路图的电控元件和气压元件的参数，如活塞位置、气缸的最大行程、延时继电器的延时时间、气源的工作压力、节流阀的开口度等都是可以设置的。参数的不同在仿真时候表现也是不一样的，学生们可以通过这个环节理解各个参数的含义。仿真的时候，回路的元件状态和运动仿真都是实时展示的，通过清晰的反应真实的回路的不同阶段的工作过程，学生可以有着深刻的理解和体会。
　　（3）设计电气控制回路。FluidSIM-P可供选择的电控元件有很多，如各种主令开关、继电器线圈、24V电源正负极、各种触点、接近开关等，不仅可以设计气压传动回路的电气控制回路，还可以对电气和气压的回路进行仿真。课堂上给学生布置设计的任务，学生通过自行选择合适的电气和气动控制元件，设计出符合任务需求的回路，然后通过仿真验证其正确性。如果没有这个软件，学生设计的回路只能一步步分析回路来判断准确性，稍微不注意就会导致做出了错误的判断，使用这个软件之后可以方便的验证其可行性，出现问题的地方也非常的清晰，方便了之后的学习和更正。
　　（三）教学效果和体会
　　学生通过使用FluidSIM软件，可以完成在液压回路及系统的仿真实验，使电气、机械、液压有机的结合，可以综合练习为液压系统设置控制电路，过程中可以熟悉常规的控制器、执行元件和传感器等，了解其实际应用场景。也可以通过自己设计和实现一个较为复杂的液压、气压控制系统，培养创造力和综合能力。在指导学生进行实训课时，学生的设计成果用电脑演示，课堂上对其进行分析，可以启发学生的设计思路，学生也会更容易接受直观生动的内容。
　　三、结束语
　　使用FluidSIM软件100多种元件，可以很方便的连接不同的液压或者气动的各种复杂的回路，实现了不同情况的实验场景。利用其内容新颖、仿真教学的特点，可以可视化的分析液压元件的性能和原理，加深了学生的感官认识，增强了学生多基本知识的掌握程度。同时，学生可以在仿真的教学环境中清晰的了解到专业的方法和技巧，拓宽了学生的理解程度，开阔了学生的视野和思维，培养了实际动手能力、工程应用能力和独立创新的能力。与此同时对老师的教学科研也有所帮助，很值得在教学中进行推广。
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