液压与气压传动实验教学探索与实践

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摘 要：液压与气压传动技术实验教学是一个很重要的教学环节。根据当前教学硬件资源、教学方法、教学内容落后的特点，提出了扩充实验教学资源的措施和方法。介绍了一种可以提高学生综合应用机电液一体化技术能力的实验平台。

关键词：液压与气动 实验教学资源 液压测控技术

中图分类号：TH137 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2013）05（a）-0075-02

液压与气压传动技术是一门理论性、专业性和应用性都较强的专业基础课程，实验教学，是促使学生深化理论、培养应用能力不可缺少的一个重要环节。通过实验可帮助学生实现从理论学习到实践应用的过渡，提高学生对所学知识的综合运用能力，也是学生主动获取知识、总结经验和培养兴趣的最好教学途径之一。传统的实验教学设备、方法、内容与工程实际脱节严重，无法提升学生应用能力与创新能力。因此，如何扩充实验教学资源，开发综合性实验教学平台显得尤为必要。

1 当前液压与气压传动课程实验存在的问题

1.1 实验教学硬件资源滞后

目前，很多院校的液压实验中所采用的液压元件仍然是旧型号、旧系列，很大程度上落后于工程实际和教材。如果采购国际上比较好的液压元件和教学实验设备，实验资金又很难跟得上。目前大多数高校虽然普遍引进了多功能快速拆装式液压与气动教学实验台，在一定程度上弥补了实验教学硬件资源的不足，学生可以借助其自主开发实验回路，较好地促进了学生创新能力的提高[1]。然而，快速拆装式液压与气动教学实验台与工程实际的液压设备在结构和控制方式上有很大的区别，具有一定的局限性。

1.2 实验教学方法滞后

液压传动实验课课时有限，再加上实验设备的限制，实验项目相对比较固定。只有少数同学可以按照实验指导书上的实验步骤进行操作，学生处于被动地位，独立操作和分析问题的能力得不到锻炼，无法达到教学目的[2]。

1.3 实验教学内容滞后

随着科学技术的飞速发展，机械、电气、液压、计算机等方面结合越来越紧密。然而现在大部分高校开展的实验教学项目综合性不足，学生综合利用这几方面的知识的能力得不到深层次锻炼。因此如何在学时能够保证的前提下，开发结合工程实际的综合性实验项目显得尤为必要[3]。

2 扩充实验教学资源

2.1 以工程案例充实教学资源

通过液压与气压传动的理论教学能够使学生掌握一些基本概念、基本理论与基本应用。但是理论知识到工程实际应用的转换过程是课堂教学无法完成的，必须给学生提供一些和工程实际接触的机会。采用参观实习的方式虽然可以增强学生的感性认识，但由于无法看到设备的内部结构和控制逻辑，因而无法做到深层次的掌握。如果我们在实验教学中引入案例模型，这个问题将会得到较好的解决。由于案例模型立足于实际，来源于实际，具有纵览全局的“工程”观，因而可以培养学生的思维能力、分析能力、运用所学知识解决问题的能力[3]。案例的选取应具有工程实际背景。实验教学案例是通过教师和企业、工厂接触的过程中搜集、比较，吸收而得到的综合性案例，经得起实际应用的考验。所选取的工程案例应整理成计算机虚拟模型，这样学生可以利用其他时间在个人电脑上演示、拆装、讨论。学生的主动性，积极性的到提高的同时，促进了学生之间的交流与合作，更新了学生的思想和理念。液压阀组结构在液压教学当中是一个难点。为了让学生更好地理解液压阀组抽象的内部结构，在实验教学中引入了图1、图2所示的液压绞车工程实际技术资料，这样在教师实验教学中做详细的讲解之后，学生便可以根据图1所示的液压绞车的回路原理在个人电脑上反复拆装、讨论对应的图2所示的三维模型，最终做到对工程实际的液压阀组结构的理解。

2.2 以学科竞赛充实实验教学资源

学科竞赛的选题大部分来源于工程实际或非常接近工程实际的问题。如全国三维数字化创新设计大赛的工业工程竞赛方向，学生四个人组成一个小组并结合工程实际选择一个较为复杂的液压系统，在指导老师的指导下完成液压原理图设计、液压元件选型、液压站三维模型构建、液压非标件仿真加工等整个流程的工作。显然要完成此类竞赛题目，不仅每个组员要具有扎实的理论基础，也要具备较强的三维软件应用基础和实际背景知识，这给大学生提供了充分发挥自主创新能力的机会。由于作品的完成并最终提交有几个月的时间，参赛同学必须努力坚持并紧密配合才能做出比较完美的作品，由于在参赛过程中，学生会遇到错综复杂的问题，通过适当引导这些问题不仅不会打击学生的信心，反而会激发他们不断寻找问题答案的欲望，最终他们的潜能在竞赛中得到了最大限度地发挥。如果把这些作品做一些修改和完善，便可应用于下一届学生的实验教学过程当中，并会起到很大的影响和促进作用。

2.3 以科研项目充实实验教学资源

高校教师在从事专业教学的同时，积极投身于科研实践当中。通过科研课题的实施，可以更好地将理论与实践联系起来，更新教师知识结构。从而教师能从更高的角度去把握教学过程。如果教师在科研过程中具备一定的敏锐性，就可以捕捉到一些适合作为实验教学资源的子环节。如果再通过组织一批学生参与其中进行整理完善便可以达到科研成果转化为实验教学案例的效果[5]。

3 拓展与开发综合性实验教学平台

3.1 开发计算机虚拟演示及拆装实验平台

液压元件拆装和分析的实验目的是使学生综合了解所学的各种液压与气压元件工作原理及结构；一般上来说，只有通过实验教学学生才能感性地认识到各种液压元件的外形尺寸并对一些重要零件的材料、工艺及配合要求获得初步的了解，但在实际拆装实验中学生仅能看到元件的外部特征和内部结构，无法体会液压元件的动作过程以及元件内油液的流动情况。因此，如果能够配合计算机虚拟演示及拆装实验平台，即运用三维建模软件，对液压元件按照其真实的形态及尺寸做三维实体模型，并编辑好具有真实感的材质，对有些液压元件做剖切、拆开或透明处理，以便能观察到内部结构，使学生更全面、更清晰的认识液压元件的内部结构及其工作原理，并能够在电脑显示器上使用鼠标点击的方式来拆卸液压元件[6]。液压元件类型主要有：动力元件、控制元件、辅助元件等。建立液压元件的计算机虚拟演示及拆装实验平台是一个系统工程，需要不断的加以积累，一方面可以购买专业的液压元件模型库；另一方面教师可以与工厂、企业进行广泛沟通，挖掘教学资源。

3.2 开发计算机测控类综合性实验教学平台

现代液压与气压传动技术的应用与计算机技术、控制技术的联系越来越紧密，正向着大型、连续、集成与自动化方向发展。液压测控技术的实现需要借助于可编程控制器PLC、虚拟仪器、单片机等专业技术，液压测控技术应用于实验教学，可拓宽学生的知识面，使课堂上学到的机、电、液、计算机等知识得到综合运用，所以具有重要的现实意义。图3是基于虚拟仪器软件LABVIEW、可编程控制器技术PLC开发的液压与气压传动综合实验平台的主界面，硬件资源主要包括THPYQ-1型液压与气压传动综合实验台、计算机、可编程控制器、数据采集卡、开关电源、相关液压元件等。学生可以通过这个平台按照指导书的要求完成液压回路的组建、传感器与数据采集卡的连接，接口信号的配置等基本工作，最终完成计算机测控任务。

4 结语

通过和工程实际结合紧密的教学资源的扩充，不仅加深了学生对于液压专业知识的理解和完善，而且培养了他们的应用所学知识解决工程实际问题的能力。由于现代液压与气压传动技术的应用与计算机技术、控制技术的发展密不可分，因此，开发与拓展综合性液压测控实验平台对于提升学生的综合能力、创新能力有重要意义。

参考文献

[1] 左倩.液压传动实验教学改革的思考[J].廊坊师范学院学报，2009，9（5）：125-126.

[2] 韩学军，陈立新.液压传动实验教学改革实践与探索[J].实验室科学，2008（6）：32-34.

[3] 李尧忠.液压与气压传动实验教学改革与实践[J].装备制造技术，2009（3）：187-188.

[4] 孟庆云.液压与气动实验教学改革与实践[J].液压与气动，2011（3）：17-19.

[5] 王瑞杰，张永华，陈立畅，等.《液压传动》课程教学改革的实践与体会[J].农机化研究，2004（5）：248-250.

[6] 冷红狮，张河新，刘安庆，等.基于虚拟技术的液压元件拆装系统的设计[J].液压气动与密封，2009（4）：42-45.