液压传动虚拟计算机辅助教学系统的探讨论文
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。
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。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，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。
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，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。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。
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=（fFL）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。
在Authorware中实现调速回路性能实验要按照设计步骤进行。首先，让用户阅读实验目的，点击“进入实验室”交互按钮后，用户看到实验的系统原理图，系统等待用户的输入，因为实验前需要对系统的工作回路和加载回路进行调整工作。用户根据实验步骤进行操作，调整完毕后，程序跳转到回路的选择交互中。当用户选择进口节流调速回路实验时，有三个操作需要选择：
（1）选择节流阀的开口大小
（2）确定某一次实验的加载压力
（3）是接通三位四通换向阀。于是油液开始按照油路的性质在回路中流动。点击“观看速度—负载曲线”，用户可以观看回路的速度—负载曲线。
3 结论
由于篇幅所限，本文只介绍了液压系统组装实验和进口节流调速回路的速度—负载特性实验，其余的压力控制回路实验都设计成独立的模块形式，模块之间的切换利用几个响应范围为“永久”的下拉菜单交互实现。每个模块在各个响应结果分支中是一个群组图标。模拟实验是利用算机多媒体技术模拟真实的实验环境，在交互控制下将实验的每个过程进行展示。任何一个液压系统，无论多么复杂，总是由一些基本液压回路组成。为此，虚拟实验教学软件采用模块式结构，便于以后扩充。实践表明，随着计算机技术以及多媒体技术的不断发展，虚拟计算机辅助教学软件具有广阔的应用前景。
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