FluidSIM软件在《液压与气动技术》教学中的应用探讨

王维英 陆新

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2101-5640-1096

摘  要：《液压与氣动技术》是高职院校机电类专业学生的必修课程。液气压元件一般结构复杂，比较抽象，学生反映学习有一定难度。为调动学生的积极性，帮助学生理解，提高实验成功率，教学中采用FluidSIM软件进行设计仿真，结合电气控制实现相应动作。仿真回路动作更生动直观，加深学生对回路的理解，学生经过仿真再实验，教学效果提高，学习热情提升。

关键词：FluidSIM  液压与气动技术  设计仿真  电气控制

中图分类号：TH137          文献标识码：A                  文章编号：1674-098X（2021）03（c）-0229-04

Discussion on the Application of FluidSIM Software in the Teaching of "Hydraulic and Pneumatic Technology"

WANG Weiying  LU Xin

（Wuxi Vocational Institute of Arts and Technology， Yixing， Jiangsu Province， 214206 China）

Abstract： "Hydraulic and Pneumatic Technology" is a compulsory course for electromechanical students in higher vocational colleges. The hydraulic and pneumatic components are generally complex and abstract， and students report that learning is difficult. In order to improve students' enthusiasm， help students understand， and improve the success rate of experiments， FluidSIM software is used for design simulation in teaching， combined with electrical control to achieve corresponding actions. The action of the simulation circuit is more vivid and intuitive， which can deepen students' understanding of the circuit. After the simulation and re-experiment， the teaching effect and learning enthusiasm are improved.

Key Words：FluidSIM; Hydraulic and pneumatic technology; Design simulation; Electrical control

《液压与气动技术》是高职院校机电类专业必修的专业课，该课程特点是专业性强，相对独立[1]。液压与气动元件一般结构较复杂，学生理解其工作原理有一定难度。教学环节中，需结合图片、视频、动画等多种方式进行，以帮助学生理解记忆。但在实践环节中，经常发现学生存在理解不彻底，回路搭建速度慢，正确率不高，运行错误等问题。为进一步提高学生实验正确率，我们在教学中增加了FluidSIM仿真环节，经过几年的实践，发现学生对液气压元件和回路的认识加深，实验结果也有了明显的改善。

1  软件简介

FluidSIM是由德国Festo公司和Padeborn大学联合开发的液气压技术教学软件，由液压软件FluidSIM-H和气压软件FluidSIM-P组成。软件的几大功能包括：搭建液气压回路，结合电气控制设计进行仿真，利用综合演示等进行教学，对学生提高理解有着显著作用。

软件界面左侧的元件库，包含了上百种液气压和电子元器件，使用时只需用鼠标拖动至右侧绘图区域，双击元件更改其属性结构即可，非常方便。仿真时点击仿真按钮，按下电气按钮，便可实时显示回路动作，并可显示相关参数，生动直观，通俗易懂[2-3]，有效激发学生学习兴趣。如图1所示。

2  软件在课程教学中的应用

2.1 设计仿真回路，加深理解

搭建回路中，由于缺乏实践，学生对于回路分析、实现功能及其步骤理解不深，往往不知从何下手，对此我们可以通过软件进行仿真以加深理解。

以换向回路为例，通过课程学习，学生已基本掌握二位四通换向阀工作原理，但对回路整体工作状态不甚了解。利用软件进行演示，搭建回路如图2所示，当1YA得电时，油液经二位四通换向阀左位到液压缸左腔，活塞向右移动，1YA断电时，换向阀处于右位工作，油液经换向阀右位到液压缸右腔，活塞往左移动，回路搭建结束设置各个元件的相关参数。

电气控制部分，运用FluidSIM软件元件库中的线圈、按钮开关等设计，如图3所示。

仿真时，点击仿真按钮运行，将鼠标点击在开关按钮S上，鼠标呈现手指按钮点击即可。设置液压元件显示压力和流量值，图4为换向回路仿真图，由左侧回路图可以看出，深红色线条代表高压油路，浅色线条代表低压油路，当前状态下，液压缸活塞往右移动，验证理论分析，各个元件均显示了当前参数值。右侧为电气控制状态图，仿真效果如图5所示。

松开开关按钮S，活塞返回，回路状态如图5所示。

通过回路的搭建和仿真，学生清晰地了解到了液壓回路的工作状态，验证了理论分析，加深对液压系统工作原理的理解，对液压实验台的实物搭建成竹在胸。软件仿真结束，学生实操，在液气压实验台练习并验证结果。通过对仿真和未仿真的两个班级进行比较，经过仿真实验的小组实物搭建过程更加流畅，思路更加清晰，实验成功率更高。

2.2 制作仿真视频，促进在线学习

目前，《液压与气动技术》课程被评为无锡市精品资源共享课程，在超星泛雅平台运行，为拓展资源，课题组教师特地制作了任务5-2汽车起重机支腿的控制回路的设计与应用等仿真视频如图6，包含了回路设计，电气控制设计和仿真部分，供学生在线观看学习[4]。教师将视频设置为任务点，学生观看时间及次数在后台均有统计，根据几年的统计，仿真视频播放次数较多，反映学生出学习软件的积极性高。同时学生在实验前经仿真验证，有效提高学生完成实验的自信，促进学生的学习。

2.3 软件的多媒体教学应用

软件设置了教学模块，如图7、图8，包含液压技术基础、液气压元件工作原理、学习视频等，学生可点击打开学习其结构、工作原理和图形符号等，操作简单。教师在教学过程中，利用软件进行辅助教学，大量图片、动画和教学视屏的引入，降低了学习难度，利于学生理解元器件的工作原理和结构，激发学生的学习兴趣[5-6]。如在讲解齿轮泵时，结合图片讲解其结构，再播放其工作视频，学生很容易就理解其工作原理，记住结构，后期通过实物拆装，学生反映学习有乐趣，效果优。

2.4 辅助毕业设计

利用仿真软件和多媒体授课，学生学习效果改善明显，近几年期末考查中通过率较之前有了一定提高，同时为课程实训和毕业设计环节给学生提供适当的参考。完成了“液压缸设计”、“组合机床动力滑台液压系统设计与仿真”、“基于FluidSIM的气压回路设计与仿真”和“气动机械手的设计与仿真”等液气压课题，对多个液气压系统进行设计仿真，学生反映难度适中又生动有趣，把液气压系统和电气控制结合在一起，对大学阶段学习进行了有效总结，提高学生对知识的综合运用能力。这些课题形成了教学库，为后续学生的学习提供了参考，见图9。

3  结语

按照传统的教学方法，学生在实验台实验时，往往思路不清晰，无从下手，对于所学知识不能活学活用。笔者通过多年的教学经验，运用基于慕课的精品资源共享课程平台进行《液压与气动技术》课程教学，灵活运用FluidSIM软件进行辅助教学设计并演示，对学生学习起到了积极作用，总结其具有以下优点：

（1）FluidSIM软件操作简便好上手，液气压系统的仿真结果直观明了，能验证系统设计合理性、可行性，学生通过实践，可加深对液气压系统的认识，对实物操作和完成相关实验具有一定的参考性，学生实验成功率提高，增加了课堂的师生互动。

（2）运用软件教学功能，学生更易理解液气压元件的工作原理，在仿真中，运用不同设计方案进行设计，学生通过设计进行比对优化，有效培养学生的创造能力，提高教学效果。

（3）综合运用软件，学生可完成较复杂系统设计仿真，选择相关课题作为毕业设计选题或大学生创新等课题，液气压系统设计结合电气控制设计，有效提高了学生机电知识的综合运用能力。

参考文献

[1] 蒋立峰.基于FluidSIM的机械手夹持器设计及控制研究[D].成都：电子科技大学，2011.

[2] 童和平，张香红.FluidSIM仿真软件在《液压与气动技术》实践教学中的应用[J].现代商贸工业，2019，40（8）：163-164.

[3] 张晓霞，柳堃.基于FluidSIM-H的组合机床动力滑台液压系统的设计与仿真[J].河南科技，2020，39（29）：30-32.

[4] 王维英，陆新.基于MOOC的《液压与气动技术》精品资源库在课程教学中的应用研究[J].液压气动与密封，2020，40（1）：53-55.

[5] 白继平，胡启祥.基于FLUIDSIM的“液压与气动”课程教学模式改革实践[J].南通航运职业技术学院学报，2018，17（1）：98-104.

[6] 王鹏.FluidSIM仿真软件在高职教学中的应用及普及[J].现代制造技术与装备，2020，56（9）：204-206.