FluidSIM在液压传动课程教学中的应用研究

◇南充职业技术学院机电工程系 赵国伟 李 薇 沈桓宇

本文将FluidSIM软件应用于液压传动课程教学，研究其在液压元件和液压回路教学方面的应用。研究表明，FluidSIM软件简单易学，能促进学生理解相关知识点，有助于激发学生的学习热情，提高教学质量，提升学生专业素养。

液压传动广泛应用于机床与汽车工业、工程机械、家用电器等行业。《液压传动》课程是高职院校机械类专业主干课程[1]。传统的液压传动课程教学主要针对液压动力元件、液压执行元件、液压控制元件及液压基本回路进行初步的学习，相关知识点的连贯性较差，学生脱离教材后难以独立分析工程实际案例，缺乏液压传动系统分析和设计经验，在相关工作岗位上无竞争优势[2]。本文将FluidSIM软件引入液压传动课程教学，借助FluidSIM软件提高学生对液压传动系统的认知、分析和设计能力，使液压传动课程教学更加贴近工作实际。建立适应于高职院校学生学习特点的液压传动课程教学方法，实现对液压传动课程进行教学改革的目的。解决学生对液压传动课程知识点掌握不牢、液压系统分析能力弱的问题，提高学生解决液压系统工程实际问题的能力。

1 FluidSIM软件介绍

FluidSIM软件是用于液压技术的教学软件，其可将机械辅助设计功能和仿真功能紧密联系在一起，可对基于液压元件物理模型的回路图进行模拟仿真，使回路图绘制和相应液压系统仿真保持一致。FluidSIM软件通过文本说明、图形动画等形式对液压元件的基本原理进行了详细介绍，便于老师课堂讲授和学生自学相关液压技术知识[3-5]。

FluidSIM软件包含仿真和新建回路图、液压技术多媒体教学、元件库等模块。仿真和新建回路模块对软件的基本操作、液压元件的布置、管路和电缆的连接方式、回路图和状态图的相关功能进行了详细的介绍。液压技术多媒体教学模块为教师和学生提供了丰富的教学资源，包含元件描述、元件图片和元件插图等的详细介绍，同时通过动画、图像等形式对液压技术基础和各元件工作原理进行了详细阐述。元件库中包含液压传动常用的各类液压元件，在绘制液压系统图时，工作人员将需要的元件拖入绘图区即可，操作简单方便。

2 FluidSIM在液压基本元件教学中的应用

2.1 液压基本原理

FluidSIM软件能将建立好的液压回路进行动态仿真，便于老师向学生展示各类液压传统系统的工作原理，如千斤顶、磨床工作台液压系统的工作原理。相较于传统教学，动态演示更加形象直观，便于学生理解，有助于激发学生的学习热情，提高教学质量。

2.2 液压动力元件和执行元件

高职院校学生在对动力元件和执行元件学习过程中存在对液压泵和液压马达工作原理理解不透彻，容易混淆液压泵的压力、排量、流量、功率、效率之间的关系，且不擅于进行相关的计算。在FluidSIM软件中将液压泵、液压缸和液压马达拖入绘图区，设置好已知参数，就可以自动计算出其他的参数值，可以免去复杂的计算过程，将学生从繁杂的计算中解放出来，使得学习过程更加轻松，同时也降低了这部分知识点的学习难度。学生掌握相关技巧后，可以将其应用于以后的工作中，可有效避免因计算失误而引起的事故。

2.3 液压控制元件和辅助元件

FluidSIM软件对各种类型的方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀都有详细的介绍，并配有相应的插图。为方便学习者更好的理解各种液压元件，FluidSIM对每一种液压元件都配有相应的回路图，并对回路图中各元件的功能进行了详细介绍，有助于学生课前预习和课后自学。在回路图中不仅可以看见回路图中各元件的连接方式，还能随时查看各元件的图形结构、剖面结构、功能与作用等详细信息。教师围绕回路图对各类液压阀的用途与分类、结构与工作原理进行详细的讲解，使得整个教学过程具有较强的带入性，学生不再是单一的学习单个液压元件，而是建立在系统的基础上对具体的液压元件进行全面深入的学习，有助于学生理解相关知识点。

3 FluidSIM在液压回路教学中的应用

3.1 液压基本回路

在传统的液压基本回路课堂教学中，通过PPT动画展示各回路换向阀的切换与进出油路的循环过程，这类PPT制作难度大，效率低，且不便于修改。在传统教学过程中引入FluidSIM软件，借助于FluidSIM软件调用制定好的液压基本回路，不仅能动态显示各类阀的切换过程，同时能精确显示进油路和回油路油液的流动方向并模拟执行元件的动作过程。软件的仿真过程可以根据不同的情况进行实时调节，有助于学生理解液压基本回路的作用原理。在液压基本回路的学习过程中还能对各类液压元件的参数进行严格控制，如对液压泵的参数、液压缸的负载、液压阀的调节压力等按照规范进行设置，使学生在学习新知识的同时能巩固前面的知识点。

3.2 典型液压系统分析

液压传动课程前期教学环节对液压元件和液压基本回路学习的最终目的就是要让学生掌握基本的液压系统分析技巧，最终能结合产品实际需求设计出符合生产实际的液压系统。因此，典型液压系统分析是液压传动课程中综合性最强，要求最高的一个环节。传统教学模式围绕典型液压系统原理图对该系统的每一个动作过程中各开关、阀类元件、进油路、回油路进行逐一分析。因为复杂液压系统的动作要求较多，液压阀的配合方式复杂，学生学习起来往往顾此失彼，难以吸收课堂知识。FluidSIM软件中包含大量可用于教学的典型液压系统，教师也可以根据课程需要自主设计适应于自身课堂的液压系统。借助于软件的仿真功能可以模拟系统在各种工况下的运行情况，设置好各元件的性能参数后，还可以通过状态图观察不同工况下各元件的运行情况。在FluidSIM中绘制好液压系统原理图后，学生可以利用检查功能检查自己所绘制原理图是否存在错误，结合仿真模拟功能可以设计出符合要求的液压系统。

4 结语

FluidSIM软件能有效解决液压传动课程中的大部分问题，其具有易于安装、操作简单等特点，便于教师将其应用于课堂教学。FluidSIM通过软件的操作来代替复杂的计算和液压系统分析过程，有助于激发学生学习热情，提高教学质量。学生在通过液压传动这门课程认识并学会使用FluidSIM后能在将来从事液压传动相关工作时具备较强的分析能力，并能利用课堂所学方法有效解决工程实际问题，有助于提高学生的专业素养，增强其在人才市场上的竞争力。