液压传动虚拟计算机辅助教学系统的研究

　　0 引言

　　液压传动是一门实践性很强的机械类与机电类专业必修课程，实验教学环节非常重要。由于液压系统的成本和运行费用较高，许多高校实验条件因此受到了限制，学生不能马上实验课堂上所学的内容，或者有的课堂内容根本就没有与其相对应的实验。导致许多学生不能正确地掌握液压元件的工作原理及液压基本回路的功能等重要知识，而且学习该课程的积极性也不高。①

　　随着计算机与多媒体技术的发展，出现了许多虚拟实验。利用仿真技术与多媒体技术可生成一个逼真的三维视觉、触觉、听觉及嗅觉的感官世界，使用户根据自己的要求，借助某些设备和自然技能对虚拟世界的客体进行浏览与交互考察。②鉴于此，为了克服目前液压传动实验的不足，提高学生学习的积极性和学习的效果，本文以多媒体制作软件Authorware为主要开发工具，③借助于Photoshop及Flash图形图像软件，设计了液压传动虚拟计算机辅助教学系统，帮助学生在教学过程中迅速掌握液压元件的工作原理及相关概念。

　　1 液压传动虚拟计算机辅助教学系统的总体构造

　　该系统主要由液压系统组装实验和液压基本回路性能实验两部分组成，如图1所示。

　　2 液压系统实验设计与应用

　　2.1 液压系统组装实验

　　本文通过组装一个典型的机床液压系统，④加深对所学液压元件的功能及结构的认识。液压系统如图2所示，主要由液压泵、液压缸、溢流阀、开停阀、节流阀、换向阀、滤油器和油箱组成。

　　在Authorware中模拟现实的回路组装类似于一个拼图游戏。⑤如果将零件拖动到正确的位置，则零件停留并固定在正确的位置上；如果将零件拖动到错误的位置时，则零件回到原来的位置，等待下一次的正确拖动。其组装流程如图3所示。

　　2.2 节流调速回路性能实验

　　节流调速回路性能实验目的主要是让学生了解节流调速回路的类型、构成及其特点。通过该实验，掌握它们各自的速度―负载特性。从实验原理来讲，进行节流调速回路的速度―负载特性试验要解决如下两个问题：一是如何构成各种实验回路，并解决工作液压缸的速度测量问题；二是解决如何实现加载及如何调节加载力的问题。图4为节流调速回路性能实验台原理图，其中左侧为实验回路部分，右侧为载部分。

　　2.3 进口节流调速回路的速度―负载特性实验

　　实验步骤：（1）如上所述，构成实验回路和加载系统，并启动它们；（2）调定进油路上的节流阀6的开度；（3）在FL=0（即空载）的情况下，测量主油缸9活塞运动速度v=s/t 。其中s（行程）通过钢直尺由实验者自己选定，时间t用秒表测定；（4）调节溢流阀15，从小到大，分级改变加载压力p5，测量v=s/t，观察并记录p2，p3，p4等压力值。（5）改变进油路上的节流阀6的开度。重复上述步骤。测定节流阀在另一开度（AT）值下的v=f（FL）特性。（6）要求完成节流阀阀口开度为大、中、小三种情况下的速度―负载特性实验；（7）实验完毕后，松开溢流阀3和溢流阀15，停泵。