第一篇：FluidSIM在液压与气压传动课程多媒体教学中的应用
FluidSIM在液压与气压传动课程多媒体教学中的应用
摘要：介绍了德国Festo公司FluidSIM软件的CAD和电气－液压（气压）回路仿真功能。结合实例说明了FuidSIM软件在液压与气压传动课程多媒体教学中的应用。通过让学生在课堂上听讲或课后实际操作的方式参与到液压与气压传动回路设计和仿真的整个过程，激发学生的学习兴趣，提高学习效果。
关键词：FluidSIM；液压与气压传动；多媒体教学；仿真
前言
《液压与气压传动》课程是机械类专业一门重要的专业基础课，但是液压与气压传动元件结构复杂，系统过程抽象，在教学中如何让静止、抽象的内容转变为主动形象的知识，加深学生对内容的理解和掌握，一直是这门课程教学的难题之一。以往的教学主要采用粉笔加挂图的方式，随着计算机技术应用于教学中，老师们逐渐开始用多媒体课件及图片和影像的方式来展现液压元件和液压回路的工作过程。这些方式在一定程度上提高了学生的学习兴趣，但是这些多媒体课件都是老师在上课前预先做好的，在课堂上学生是被动的接受，能不能采用一种更主动的方式，让老师和学生共同参与设计并仿真一些回路呢？笔者应用Festo公司的FluidSIM软件进行回路设计与仿真教学，提高了学生的学习兴趣和学习效果。FuidSIM软件介绍
FluidSIM软件是由德国Festo公司 Didactic 教学部门和Paderborn大学联合开发，是专门用于液压与气压传动的教学软件，FuidSIM软件分两个软件，其中FluidSIM-H用于液压传动教学，而FluidSIM-P用于气压传动教学。FluidSIM软件的主要特征是：
（1）CAD功能和仿真功能紧密联系在一起。FluidSIM软件符合DIN电气—液压（气压）回路图绘制标准，CAD功能是专门针对流体而专门设计的，例如在绘图过程中，FluidSIM软件将检查各元件之间的连接是否可行。最重要的是可对基于元件物理模型的回路图进行实际仿真，并有元件的状态图显示，这样就使回路图绘制和相应液压（气压）系统仿真相一致，从而能够在设计完回路后，验证设计的正确性，并演示回路的动作过程。
（2）系统学习的概念。FluidSIM软件可用于自学和教学。液压（气压）元件可以通过文本说明、图形以及介绍其工作原理的动画来描述；各种练习和教学影片则讲授了重要回路和液压（气压）元件的使用方法。
（3）可设计和液压气动回路相配套的电气控制回路。弥补了以前液压与气压教学中，学生只见液压（气压）回路不见电气回路，从而不明白各种开关和阀门动作过程的弊病。电气－液压（气压）回路设计与仿真同时进行，可以提高学生对电气动、电液压的认识和实际应用能力。
FluidSIM软件用户界面直观，采用类似画图软件似的图形操作界面，拖拉图标进行设计，面向对象设置参数，易于学习，用户可以很快地学会绘制电气—液压（气压）回路图，并对其进行仿真。FuidSIM软件在液压与气压传动课程多媒体教学中的应用 2．1 设计和仿真液压（气压）回路
由于FluidSIM-H和 FluidSIM-P用户界面完全一致，操作类似，因此以FluidSIM-H软件为例来介绍。先看一下它的主界面，如图1所示。图1 FluidSIM-H软件主界面 我们可以看到界面非常直观，元件库在左半部分，设计界面在右半部分，我们可以直接用鼠标从左边的元件库中拖拉液压元件放在右边的设计区进行设计，回路可以课前设计，也可在课堂上现场设计。界面上已经设计了一个液压回路，图中黑色线条为油管，主要液压元件为溢流阀（设计工作压力为5Mpa)、手动三位四通换向阀、卸荷阀（设计工作压力2Mpa）、单作用液压缸、液压源（额定流量2l/min）和三个压力表，在设计的回路图旁边有一个状态图，显示单作用缸和卸荷阀的状态，那么我们现在点击界面上部的黑色三角型仿真按钮进行仿真，并用鼠标点动换向阀到左位，回路仿真过程中动态截屏如图2。
图2 液压回路仿真图
从图中我们看到，深红色的线条为压力油，浅褐色线条为常压油，手动换向阀在左位，液压源压力超过卸荷阀的工作压力2Mpa，卸荷阀打开，液压油流入液压缸的左腔，液压缸的活塞杆目前已经运动到缸的最右端，速度为零，此时溢流阀也已经打开实现溢流定压，三个压力表显示的压力分别为：进油腔压力5Mpa，回油腔压力0Mpa，液压源压力和溢流阀进口压力5Mpa。在回路右边的单双作用缸和换向阀的状态图中已经清晰的显示出单作用缸的工作行程和时间的关系，换向阀阀位和时间的关系。
我们可以在任何过程中，暂停仿真过程，查看各个元件的状态和参数，如鼠标右键点击液压源和溢流阀符号，在右键菜单中选择“属性”，则显示对应元件当前的压力和流量参数，显示如图3，可看出液压源的流量全部流入溢流阀，液压源的压力由溢流阀调定。
液压源
溢流阀 图3 液压元件工作参数
通过这个回路的运动仿真和元件状态的实时显示，能够清晰的反映各元件在回路的各个运动阶段的工作过程，加深学生对元件和回路原理的理解。2．2 系统的补充液压知识
软件本身自带和液压传动有关的元件说明、插图、图片和影像，如我们右键点击上图的三位五通换向阀，在右键菜单中选择“图片”，则可显示此元件的图片，如图4；在右键菜单中选择“插图”，则显示此元件的插图，如图5；在右键菜单中选择“元件说明”，则显示此元件的技术说明，如图6。
此软件有配套的教学录像光碟，点击“教学”菜单选择“教学影片”，就可在讲课过程中播放配有中文讲解的教学录像，如图7。这样可以让学生在学习回路设计的基础上，进一步系统的学习液压传动的基础知识。
图4 液压元件图片
图5 液压元件插图
图6 液压元件说明
图7 液压教学影片
2．3设计电气控制回路
FuidSIM－H软件有丰富的电控元件供选择，如：24V电源正负极、各种主令开关、接近开关、继电器线圈、各种触点等，能够设计和液压传动回路配套的电气控制回路，并能同时进行电气和液压的回路仿真。
笔者设计了一个电控的双作用液压缸往复动作回路，仿真图如图7所示。
图7电气—液压回路仿真图
笔者设计了两个点动开关SA1和SA2，由它们控制两个继电器KA1和KA2，通过继电器KA1和KA2的常开触点来控制电磁阀Y1和Y2的通断，进而控制电磁换向阀的阀位，使气路转换，实现液压缸活塞杆的前伸和回缩。若电气控制回路和液压回路设计完毕，可立刻进行联合仿真。如果电气回路不符合电气原理，软件会自动提示，仿真中断。笔者在给那些需要加强电子液压和电子气动知识的专业的学生（如：机电一体化技术专业和数控技术专业）讲课时，设计回路前先给学生补充电控的知识，或者在课堂和习题课上现场设计电气和液压回路，或者从网上下载免费的试用版软件，让学生复制回去在宿舍中利用自己的计算机进行设计，使学生进行电气和液压的综合训练，提高学生机电液综合应用能力。
以上的软件功能介绍都以FuidSIM－H软件的应用为例，实际上FuidSIM－P气压传动教学软件的功能和FuidSIM－H软件功能完全类似，不再详述。3 结论
在连续三届学生的液压与气压传动理论教学中，尝试使用FuidSIM软件辅助教学。在指导液压回路课程设计时，用电脑演示各个学生的设计结果，现场分析优劣，对学生的思路有很大启发。
从学院网络教学平台上2004级、2005级学生对液压与气压传动教学评价中，可以看到大部分学生都认为采用FuidSIM软件教学直观生动，教学内容易接受，学习效果好。
参考文献：
[1] 左健民.液压与气压传动[M].北京：机械工业出版社，2000.[2] 雷天觉.新型液压工程手册[M].北京： 北京理工大学出版社，1998.[3] 屈圭.液压与气压传动[M].北京：机械工业出版社，2006.
第二篇：液压与气压传动课程教学大纲
液压与气压传动课程教学大纲
课程名称：液压与气压传动（中文）/Hydraulic & pneumatic Driving（英文）课程代码： 开课学期：
学时/学分：32学时/2学分（课内教学24学时，实验上机8学时，课外„„学时）先修课程：《高等数学》，《画法几何及制图》，《工程力学》，《机械工程材料》，《金属工艺学》，《机械原理》，《机械设计》，《电工基础》，《电子技术》。
适用专业：机械设计制造及其自动化 开课院（系）：物理与电子学院
一、课程的性质与任务
本课程属于专业基础课。它与机械原理、机械设计、电工学一样在教学中占有相同的地位。本课程的任务是使学生掌握流体传动的基本理论知识，主要液压元件的工作原理、性能、用途，以便在设计系统时能合理选用元件，使学生具备分析、理解、消化一般液压系统的能力，以及进行液压与气压系统设计计算的能力。
二、课程的教学内容、基本要求及学时分配
（一）教学内容及学时分配 第一章 绪论 1学时
教学内容：液／气压传动与控制的基本工作原理，系统组成，液／气压传动的特点及应用和发展趋势；
第二章 液压流体力学基础 3学时
教学内容：液体静力学、液体动力学、管道中液流的特性、孔口及缝隙的压力流量特性。液压冲击和气穴现象；
第三章
液压泵与液压马达 4学时
教学内容：液压泵的工作原理和类型，各种齿轮泵、叶片泵和柱塞泵的结构特点及工作原理，液压泵选用；
第四章
液压缸 4学时
教学内容：液压执行元件的工作原理、特点和类型；各种液压马达、液压缸的结构特点和工作原理及设计计算；
第五章
液压控制阀
6学时
教学内容：液压阀基本原理、特点及类型；各种方向控制阀、压力控制阀、流量控制阀、插装阀、叠加间和点液比例阀的结构特点和工作原理；
第六章
液压辅件（自学）
教学内容：液压辅助元件的类型，蓄能器、过滤器、油箱、管件、密封装置的基本结构、工作原理和特点；
第七章
液压基本回路
4学时
教学内容：液压基本回路的基本性质、类型及特点，各类方向控制回路，压力控制回路，速度控制回路―调速回路、增速和速度换接回路，多执行元件控制回路的工作原理及特点；
第八章
典型液压系统
（自学）
教学内容：介绍组合机床动力滑台液压系统、万能外圆磨床液压系统、液压机液压系统、汽车起重机液压系统和塑料注射成型机液压系统的工作原理及特点；
第九章
液压系统的设计计算（自学）
教学内容：液压系统的设计步骤、液压系统的设计计算举例； 第十章
气压传动基础知识、系统组成及工作原理 2学时
教学内容：介绍气源装置和辅助元件、气动控制元件、气动执行元件、气动回路和系统的结构特点及工作原理；
（二）基本要求（理论方面的要求从高到低依次为“理解”、“了解”、“知道”；对应用、方法或计算方面的要求从高到低依次为“熟练掌握”、“掌握”、“会”。）
第一章
绪论
基本要求：知道液压传动的工作原理、组成及应用。第二章
液压流体力学基础
基本要求：了解液压流体力学的基本知识，会分析与计算液压传动中的有关问题，会合理地选择液压油。
第三章
液压泵与液压马达
基本要求：掌握典型的液压泵的工作原理，了解其结构，会合理选用。第四章
液压缸
基本要求：了解液压马达和液压缸的种类和结构、掌握差动液压缸的工作原理、学会选择液压缸及进行结构设计与尺寸计算。
第五章
液压控制阀
基本要求：掌握压力、方向、流量控制阀的工作原理、了解其结构和特点，学会能正确选用。重点为换向阀、溢流阀、减压阀、节流阀的工作原理及其特点。难点为其结构分析。
第六章
液压辅件
基本要求：了解常用辅助装置的结构与特点，在设计液压系统时会正确选用。第七章
液压基本回路
基本要求：掌握常用液压基本回路的工作原理与特点，学会合理选用和设计出液压基本回路。第八章
典型液压系统
基本要求：学会阅读典型设备的液压系统图，了解典型设备的液压系统的特点，以及怎样把基本回路组成一个完整的液压系统的方法，掌握典型液压传动系统分析方法。
第九章
液压系统的设计计算
基本要求：熟悉一般液压系统的设计方法与步骤。
第十章
气压传动基础知识、系统组成及工作原理
基本要求：气压传动基础知识、气源装置及气动元件、气动基本回路与系统的特点及气动逻辑元件。熟悉一般气动系统的工作原理。
（三）课程内容的重点、难点（附教学中应注意的问题）第一章
绪论
重点：液／气压传动与控制的基本工作原理，系统组成； 难点：基本工作原理； 第二章
液压流体力学基础
重点：液体静力学、液体动力学、孔口及缝隙的压力流量特性； 难点：孔口及缝隙的压力流量特性； 第三章
液压泵与液压马达
重点：掌握齿轮泵，叶片泵，柱塞泵的工作原理及它们之间的区别，液压泵选用； 难点：柱塞泵、叶片泵和齿轮泵的工作原理及结构特点； 第四章
液压缸
重点：各种液压马达、液压缸的结构特点和工作原理；
难点：各种液压马达、液压缸的结构特点和工作原理及设计计算； 第五章
液压控制阀
重点：各种方向控制阀、压力控制阀、流量控制阀、插装阀、叠加阀和点液比例阀的结构特点和工作原理；
难点：各种方向控制阀、压力控制阀、流量控制阀、插装阀、叠加阀和点液比例阀的结构特点和工作原理；
第六章
液压辅件
重点：蓄能器、过滤器、油箱、管件、密封装置的基本结构、工作原理和特点； 难点：蓄能器、过滤器、油箱、管件、密封装置的基本结构、工作原理和特点； 第七章
液压基本回路
重点：各类压力控制回路、速度控制回路、方向控制回路、多执行元件控制回路的工作原理及特点；
难点：各类压力控制回路、速度控制回路、方向控制回路、多执行元件控制回路的工作原理及特点；
第八章
典型液压系统
重点：组合机床动力滑台液压系统、万能外圆磨床液压系统、液压机液压系统的工作原理及特点；
难点：各类典型液压系统的组成、动作原理和特点； 第九章
液压系统的设计计算
重点：液压系统的设计步骤、液压系统的设计计算举例； 难点：液压系统的设计计算举例；
第十章
气压传动基础知识、系统组成及工作原理
重点：气源装置和辅助元件、气动执行元件、气动回路的结构特点及工作原理； 难点：气源装置、特殊气缸、气动控制阀、气动回路和系统的结构特点及工作原理；
（四）课外教学的安排或要求 „„„„„„„„„„
三、推荐教材及参考书
推荐教材：（按编著者，教材名称，出版地，出版社，出版时间，版次填写）刘延俊，液压传动与气压传动，北京：机械工业出版社，2007。参考书：（同上）
1、何存兴，液压与气压传动，武汉：华中科技大学出版社，2000；
2、章宏甲、黄宜，液压传动，北京：机械工业出版社，2001；
3、左健民，液压与气压传动，北京：机械工业出版社，1993。
四、结合近几年的教学改革与研究，对教学大纲进行的新调整 „„„„„„„„„„ „„„„„„„„„„
大纲制订者：„„
大纲审定者：„„
制订日期：
第三篇：液压与气压传动学习心得
液压与气压传动学习心得
在学完本课程后，我能够正确选择和使用液压气动元件。掌握液压系统、气动系统的设计方法。能够分析和评价现有液压、气动系统。能够正确设计液压系统，选择液压元件。
回想每一阶段的学习总有不同的收获与体会。在学习绪论的时候吴乃领老师从机器的组成为起点，介绍机械传动、电传动、流体传动、控制的原理与特点，通过比较介绍流体传动与控制的优缺点，系统组成流体传动与控制技术的发展历史，目前的运用状况以及传动技术的最新发展，使我们了解流体传动与控制的地位、原理、结构以及特点，以及流体传动运用与发展历史，并介绍本课程的学习方法，是我们大家对本课程的学习产生了浓厚的兴趣。在第二章流体力学基础的学习中，老师介绍了流体的特性，流体静力学、流体动力学伯努利方程等专业知识，帮助我们掌握学习流体传动与控制技术所需的流体力学基础。第三章我们主要学习了液压传动系统中的动力元件，第四章则是介绍液压系统的执行元件各种缸的结构、特点与使用方法，缸的推力、速度的计算；缸的各部分结构设计要点，各种缸的最新发展方向。让我掌握了各种形式的液压缸的设计计算方法，各种缸的典型结构与应用。随后的第五章老师则介绍了压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀的原理、结构与使用方法，在此基础上，介绍电液比例阀、伺服阀以及电液伺服阀的原理、特点、结构以及特性。介绍液压控制阀技术的最新发展。而后的学习更是给我们的认识打开了另一扇门。
液压就是通过液压油来传递压力的装置。一个完整的液压系统由五个部分组成，即动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件和液压油。液压由于其传动力最大，易于传递及配置，在工业、民用行业应用广泛。液压系统的执行元件液压缸和液压马达的作用是将液体的压力能转换为机械能，而获得需要的直线往复运动或回转运动。
液压系统中油液的可压缩性很小，在一般的情况下它的影响可以忽略不计，但低压空气的可压缩性很大，大约为油液的10000倍，所以即使系统中含有少量的空气，它的影响也是很大的。溶解在油液中的空气，在压力低时就会从油中逸出，产生气泡，形成空穴现象，到了高压区在压力油的作用下这些气泡急剧受到压缩，很快被击碎，形成气蚀现象。气蚀现象可引起固体壁面的剥蚀，对液压管路损害是很严重的。同时当气体突然受到压缩时会放出大量热量，引起局部过热，使液压元件和液压油受到损坏。空气的可压缩性大，还会使执行元件产生爬行现象，破坏工作平稳性，有时甚至引起振动。这些都影响到系统的正常工作。油液中混人大量气泡还容易使油液变质。降低油液的使用寿命，因此必须防止空气进入液压系统。
本课程是一门实践性很强的应用技术课程，内容涵盖了液压传动、气压传动、液压控制系统等内容。要在较短的学习时间内完成学习，这要求我们在有限的学时内，全面地、高质量地完成课程的学习任务。此课程的理论减少，应用例很多，在老师结合工程应用实例讲解中，我们的得到了更加深刻的学习。对于新技术也了解了原技术的存在问题，并提出解决的方案，激发了我们分析问题、解决问题的兴趣，发展了我们创新思维。
第四篇：液压与气压传动试题
----------------------------------------------陕西国防工业技术学院
2010~2011学年第二学期期末考试题（卷）
1.液压系统的执行元件是（）A电动机 B液压泵 C液压缸
2.当液压缸的有效作用面积一定时，液压缸的运动速度取决于进入液压缸液体的（）
科目：液压与气压传动
班级： JG1106------线----------：---批---审------订---：---核---审--------------：---名---姓---------：装-级---班----------------------一． 填空题（每空2分，共40分）
1.一个完整的液压系统主要由、、和 四部分组成。
2.液压泵是液压系统的 原件，它是依靠密封容积变化的原理来进行工作的。
3.液压缸按供油方向可分为 和。
4.液压缸是依靠密封油腔的容积变化进行工作的，其密封装置有 和 两种。
5.换向阀用方框表示阀的工作位置，有几个方框就表示有几个，方框外部链接的数有几个，就表示几。6.液控单向阀与普通阀的主要区别在于液控单向阀（能/不能）反向开启。
7.溢流阀的功能包括、、、和。8.本学期我们学习了三大类的液压控制阀分别是、和。
二．选择题（每题2分，共10分）
A压力 B流量 C流速 3.下面不属于单向阀功能的是（）
A作为背压阀 B与其它组合单向控制阀 C限制泵的出口压力
4.减压阀控制的是（）压力
A进口 B出口 C进、出口 5.节流调速回路所采用的主要液压元件是（）A变量泵 B调速阀 C节流阀
三、判断题（每题2分，共10）
1.液压传动装置本质是一种能量转换装置。（）
2.液压缸中的压力越大，所产生的推力就越大，活塞的运动速度也越快。（）
3.双作用叶片泵转子每转一周，每个容积可以完成2次吸油和压油。（）4.在旁油路节流调速回路中，若发现溢流阀在系统工作时不溢流说明溢流阀有故障。（）
5.液压油是液压传动的工作介质它是不可压缩的。（）
四、分析题（每题20分，共40分）1.分析图（1）、图（2）并填空。
如图1所示阀体为，且是 位 通阀。有有四个油口分别是、、和。此阀阀芯的运动是 控制的，当电磁铁通电时，阀芯向 移动，阀体 位接入，P和 接通，T和 接通，当电磁铁未通电时，阀芯向 移动，阀体 接入。P和 接通，T和 接通，实现换向。
图2所示的二位四通换向阀的换向回路，当电磁铁通电时，油液进入液压缸的 腔，右腔油液流回油箱，活塞向 运动。当磁铁断电时，油液进入液压缸的 腔，左腔油液流回油箱，活塞向 运动，实现换向。2.分析图3所示液压回路并填空。
图
1图三中包括的液压元件有、○、、、和 等。
2此回路中的执行原件是，它能以（恒定/不恒定）○的速度运动，是因为有 存在。
3此液压回路中，其安全保护的阀是。
○ 5
第五篇：液压与气压传动期末总结
1、液压传动和液力传动均是以液体作为工作介质来进行能量传递的传动形式。液压传动主
要是利用液体的压力能来传递能量，而液力传动则主要是利用液体的动能来传递能量。
2、液压传动系统的组成：液压泵（动力元件）、执行元件、控制元件、辅助元件、液压油。
3、粘度是选择工作介质的首要因素。液压介质粘度用运动粘度表示。所有工作介质的粘度
都随温度的升高而降低，粘温特性好是指工作介质的粘度随温度变化小，粘温特性通常用粘度指数表示。
4、液压泵的种类：齿轮泵、叶片泵、柱塞泵。
5、构成容积泵必须具备的基本条件：a、结构上能实现具有密封性能的可变工作容积；b、工作腔能周而复始地增大和减小，当它增大时与吸
油口相连，当它减小时与排油口相连；
c、吸油口与排油口不能连通，即不能同时开启。
6、液压泵与液压马达的性能参数：a、工作压力和额定压力；b、排量和流量；c、功率和效率。
7、qt=V*n(qt为理论流量，V为排量，n为转速)，Nt=p qt=Tt*w(Nt为理论功率，p为工作压力，Tt为理论转矩，w为角速度)。
8、齿轮泵的结构特点：a、困油现象，措施是在两端盖板上开卸槽；
b、径向不平衡力，措施是采取缩小压油口的办法适当增大径向间隙，在支撑上多采用滚针轴承或滑动轴承；
c、齿轮泵的泄露通道及端面间隙的自动补偿：泄露通道有齿侧间隙、齿顶间隙、端面间隙；端面间隙补偿装置：浮动轴套式、弹性侧
板式。
9、内啮合齿轮泵有渐开线齿形和摆线齿形两种。
10、在容积式泵中，齿轮泵的流量脉动量最大，并且齿数愈少，脉动率愈大，这是外啮合齿
轮泵的一个弱点。
11、活塞组件的密封：间隙密封、活塞环密封、密封圈密封（O形密封圈、V形密封圈、Y
形密封圈）。
12、滤油器的分类：a、材料和结构：网式、线隙式、纸质滤芯式、烧结式滤油器及磁性滤
油器；
b、安装位置：吸滤器、压滤器和回油过滤器；
c、过滤精度：粗过滤器、普通过滤器、精密过滤器和特精过滤器。
13、滤油器的选用：有足够的过滤精度、有足够的通油能力、滤芯便于清洗或更换。
14、对换向阀性能的主要要求是：a、油液流经换向阀时的压力损失要小；
b、互不相通的油口间的泄露小；
c、换向可靠、迅速且平稳无冲击。
15、按阀的操作方式有：手动式、机动式、电磁式、液动式、电液动式和气动式。
16、对节流阀的性能要求是：a、流量调节范围大，流量——压差变化平滑；
b、内泄漏量小，若有外泄露油口，外泄露量也要笑；c、调节力矩小，动作灵敏。
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