液壓傳動(dòng)虛擬計算機輔助教學(xué)系統的探討論文

　　0 引言

　　液壓傳動(dòng)是一門(mén)實(shí)踐性很強的機械類(lèi)與機電類(lèi)專(zhuān)業(yè)必修課程，實(shí)驗教學(xué)環(huán)節非常重要。由于液壓系統的成本和運行費用較高，許多高校實(shí)驗條件因此受到了限制，學(xué)生不能馬上實(shí)驗課堂上所學(xué)的內容，或者有的課堂內容根本就沒(méi)有與其相對應的實(shí)驗。導致許多學(xué)生不能正確地掌握液壓元件的工作原理及液壓基本回路的功能等重要知識，而且學(xué)習該課程的積極性也不高。

　　隨著(zhù)計算機與多媒體技術(shù)的發(fā)展，出現了許多虛擬實(shí)驗。利用仿真技術(shù)與多媒體技術(shù)可生成一個(gè)逼真的三維視覺(jué)、觸覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)及嗅覺(jué)的感官世界，使用戶(hù)根據自己的要求，借助某些設備和自然技能對虛擬世界的客體進(jìn)行瀏覽與交互考察。鑒于此，為了克服目前液壓傳動(dòng)實(shí)驗的不足，提高學(xué)生學(xué)習的積極性和學(xué)習的效果，本文以多媒體制作軟件 Authorware 為主要開(kāi)發(fā)工具，借助于 Photoshop 及 Flash 圖形圖像軟件，設計了液壓傳動(dòng)虛擬計算機輔助教學(xué)系統，幫助學(xué)生在教學(xué)過(guò)程中迅速掌握液壓元件的工作原理及相關(guān)概念。

　　1 液壓傳動(dòng)虛擬計算機輔助教學(xué)系統的總體構造

　　該系統主要由液壓系統組裝實(shí)驗和液壓基本回路性能實(shí)驗兩部分組成。

　　2 液壓系統實(shí)驗設計與應用

　　2.1 液壓系統組裝實(shí)驗

　　本文通過(guò)組裝一個(gè)典型的機床液壓系統，加深對所學(xué)液壓元件的功能及結構的認識。液壓系統如圖 2 所示，主要由液壓泵、液壓缸、溢流閥、開(kāi)停閥、節流閥、換向閥、濾油器和油箱組成。在A(yíng)uthorware中模擬現實(shí)的回路組裝類(lèi)似于一個(gè)拼圖游戲。如果將零件拖動(dòng)到正確的位置，則零件停留并固定在正確的位置上；如果將零件拖動(dòng)到錯誤的位置時(shí)，則零件回到原來(lái)的位置，等待下一次的正確拖動(dòng)。

　　2.2 節流調速回路性能實(shí)驗

　　節流調速回路性能實(shí)驗目的主要是讓學(xué)生了解節流調速回路的類(lèi)型、構成及其特點(diǎn)。通過(guò)該實(shí)驗，掌握它們各自的速度—負載特性。從實(shí)驗原理來(lái)講，進(jìn)行節流調速回路的速度—負載特性試驗要解決如下兩個(gè)問(wèn)題：一是如何構成各種實(shí)驗回路，并解決工作液壓缸的速度測量問(wèn)題；二是解決如何實(shí)現加載及如何調節加載力的問(wèn)題。圖 4 為節流調速回路性能實(shí)驗臺原理圖，其中左側為實(shí)驗回路部分，右側為載部分。

　　2.3 進(jìn)口節流調速回路的速度—負載特性實(shí)驗

　　實(shí)驗步驟：

　�。�1）如上所述，構成實(shí)驗回路和加載系統，并啟動(dòng)它們；

　�。�2）調定進(jìn)油路上的節流閥 6 的開(kāi)度；

　�。�3）在FL=0（即空載）的情況下，測量主油缸 9 活塞運動(dòng)速度 v=s/t 。其中 s（行程）通過(guò)鋼直尺由實(shí)驗者自己選定，時(shí)間t用秒表測定；（4）調節溢流閥 15，從小到大，分級改變加載壓力 p5，測量 v=s/t，觀(guān)察并記錄 p2，p3，p4 等壓力值。

　�。�5）改變進(jìn)油路上的節流閥6 的開(kāi)度。重復上述步驟。測定節流閥在另一開(kāi)度（AT）值下的 v=（fFL）特性。

　�。�6）要求完成節流閥閥口開(kāi)度為大、中、小三種情況下的速度—負載特性實(shí)驗；

　�。�7）實(shí)驗完畢后，松開(kāi)溢流閥 3 和溢流閥 15，停泵。

　　在A(yíng)uthorware中實(shí)現調速回路性能實(shí)驗要按照設計步驟進(jìn)行。首先，讓用戶(hù)閱讀實(shí)驗目的，點(diǎn)擊“進(jìn)入實(shí)驗室”交互按鈕后，用戶(hù)看到實(shí)驗的系統原理圖，系統等待用戶(hù)的輸入，因為實(shí)驗前需要對系統的工作回路和加載回路進(jìn)行調整工作。用戶(hù)根據實(shí)驗步驟進(jìn)行操作，調整完畢后，程序跳轉到回路的選擇交互中。當用戶(hù)選擇進(jìn)口節流調速回路實(shí)驗時(shí)，有三個(gè)操作需要選擇：

　�。�1）選擇節流閥的開(kāi)口大小

　�。�2）確定某一次實(shí)驗的加載壓力

　�。�3）是接通三位四通換向閥。于是油液開(kāi)始按照油路的性質(zhì)在回路中流動(dòng)。點(diǎn)擊“觀(guān)看速度—負載曲線(xiàn)”，用戶(hù)可以觀(guān)看回路的速度—負載曲線(xiàn)。

　　3 結論

　　由于篇幅所限，本文只介紹了液壓系統組裝實(shí)驗和進(jìn)口節流調速回路的速度—負載特性實(shí)驗，其余的壓力控制回路實(shí)驗都設計成獨立的模塊形式，模塊之間的切換利用幾個(gè)響應范圍為“永久”的下拉菜單交互實(shí)現。每個(gè)模塊在各個(gè)響應結果分支中是一個(gè)群組圖標。模擬實(shí)驗是利用算機多媒體技術(shù)模擬真實(shí)的實(shí)驗環(huán)境，在交互控制下將實(shí)驗的每個(gè)過(guò)程進(jìn)行展示。任何一個(gè)液壓系統，無(wú)論多么復雜，總是由一些基本液壓回路組成。為此，虛擬實(shí)驗教學(xué)軟件采用模塊式結構，便于以后擴充。實(shí)踐表明，隨著(zhù)計算機技術(shù)以及多媒體技術(shù)的不斷發(fā)展，虛擬計算機輔助教學(xué)軟件具有廣闊的應用前景。

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