基于Fluid SIM的液压传动课程教学探讨

王建波 刘祖强 汪 慧 王媛媛

(1.湖北水利水电职业技术学院 机电工程系，湖北 武汉 430070；2.华中农业大学 工学院，湖北 武汉 430070）

0 前言

液压传动是高职院校机电、数控、工程机械等专业的一门重要专业基础课[1]。传统的液压传动教学模式以教师为主导，采用灌输式的教学，学生被动接受[2]；课程内容以流体力学基本理论、液压元件结构原理、回路结构功能分析为主；教学手段以挂图、PPT辅以实物为主，课堂教学理论分析过多，学生学习兴趣不高，尤其在回路分析部分，学生学习更显吃力。

伴随课程教学改革，在液压传动课堂教学中引入仿真手段已成为一种趋势。目前适应高职院校的仿真软件主要以德国Festo公司和Paderborn大学联合开发的FluidSIM为主[3]，以FluidSIM仿真为手段的课程教学展现出勃勃生机。

FluidSIM仿真软件包括FluidSIM-H液压传动模块和FluidSIM-P气压传动模块，本文以FluidSIM-H为例探讨其在液压传动课程教学中的应用。

1 FluidSIM-H提供了丰富的教学内容

FluidSIM-H的“教学”菜单为课堂教学辅助提供了丰富的内容，如图1，包括液压元件的结构、功能、原理的描述，演示文稿和教学影片，其中，“液压技术基础”选项里面包含了流体基础理论、元件、符号及回路原理分析等，如图2。

图1

图2

这些内容的配置极大的方便了教师课堂教学的素材选取，教师在讲解液压基本元件部分内容时，改变了枯燥的说理、看挂图的模式，而通过彩图、实物图、原理动画、影片等生动的形式很容易地使学生做到明晰结构、通晓原理。

2 仿真过程及结果清晰直观

FluidSIM-H软件可以与CAD功能和仿真功能紧密联系在一起。在绘图过程中，FluidSIM-H软件将检查各元件之间连接是否可行。

因此，在液压基本回路章节的教学中，对于每一基本回路都可以采用FluidSIM-H进行仿真。仿真时，软件以暗红色粗线和箭头代表压力油流向，并且可以借助测量元件（如压力表、流量计）或设置液压缸的属性来显示测量结果。

以“速度换接回路”的仿真为例。如图3，该回路可以实现“快进-工进-快退-停止”这一工作循环。在构建回路时，可以设置元件属性，如，令液压缸显示运动速度、节流阀显示节流口开度等；还可以设置标签（图中1M）构建液压缸与行程换向阀之间的动作联系。回路构建完成后，进行仿真，其间可以随时停止来观察回路接通情况，直接读出液压缸运动速度，如图4、5、6，图中暗红粗线代表压力油。

图3

图4

图5

图6

通过这样的仿真，学生可以清晰直观地理解回路功能，记忆回路组成，大大提高学习兴趣和效率。利用FluidSIM-H的仿真教学一改传统教学模式中只对回路图分析的呆板教法，令课堂教学生动直观，学生的学习主动性得到极大的调动和发挥。

3 FluidSIM-H促使学生向自主学习转变

《液压传动》课程为了使学生加深对液压元件和基本回路理解，几乎所有教材都在相关章节安排了一定数量的习题。对于高职院校的学生来说全部独立完成是有难度的，而FluidSIM-H恰好可以快捷的构建回路，得出结果。这在很大程度上降低了课后作业的难度，方便学生从仿真过程和结论对题目进行分析、理顺，进而理解消化。

4 FluidSIM-H改变传统液压传动实验模式

传统的液压传动实验主要以认识液压元件、连接液压基本回路为主。学生在实验课前的知识准备上往往有所欠缺，对所实验的回路还没有完全理解。有了液压仿真软件的帮助，实验课可以采取“仿真软件构建回路——回路功能仿真——实验室连接回路——运行验证”的模式。这样学生对实验不会无从下手，也不会产生走过场的形式，让实验真正回归它本来的目的。

另外，液压传动仿真在很大程度上解决了部分院校在实验室硬件条件上匮乏的问题[4]。目前，液压技术发展迅速，在大多机电设备和工程机械上面都有体现，学校不可能购置品种繁多的液压元件，因此在计算机上进行的液压传动仿真也可以看做是一种实践。

5 实施FluidSIM-H仿真的几点探讨

任何事物都是一分为二的，虽然FluidSIM-H仿真软件在教学上有众多优点，但仍有几点不适应教学的方面。

一是，FluidSIM-H元件库元件种类不足，如先导类的各种控制阀、顺序阀，元件库中不都包含。这样在利用先导阀的回路构建中，利用FluidSIM-H仿真必然遇到麻烦。

更新版本的FluidSIM-H元件库中控制阀种类增多，如4.2版本中给出了14种压力控制阀，而3.6版本中仅为4种。

二是，FluidSIM-H元件图形符号采用的是德国DIN标准，我国液压元件图形符号采用的是等效于ISO1219-1:1991的GB/T786.1-1993，这样就造成了教学过程中学生对图形符号的认识混淆，并且如上所述国标中的部分元件图形符号在软件的元件库中找不到。令课堂教学效果打了折扣。

三是，对液压回路进行仿真是一种辅助教学手段，在教学中容易出现只重仿真而不重结构原理的现象。在FluidSIM-H中进行仿真容易使学生忽视对回路进行积极主动的思考，不重视元件功能的分析，而只观察结果，长期下去就会造成学生对软件的过度依赖。因此，教师应该对软件进行合理的使用，对软件应用的学时加以控制。

综上所述，FluidSIM-H在液压传动教学中有众多优点，已经在高职院校的液压传动课程教学中产生了良好的影响，在教学过程中，我们将更深入地利用它来提高课堂教学效率，进而提高人才培养质量。

[1]容一鸣，陈传艳.液压传动[M].北京：化学工业出版社，2009，8.

[2]闫嘉琪，沈晓斌.浅析液压与气动技术情景教学[J].天津职业院校联合学报，2012，12（14）：71-73.

[3]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）：218.

[4]谢宝智，高松.Automation Studio在液压与气动课程项目教学中的应用[J].浙江交通职业技术学院学报，2012，13（3）：59-63.