第1讲 液压CAE软件介绍;以分拣装置为例演示

2、液压仿真软件
2.1 液压仿真软件发展
2.2 常见液压仿真软件
序 号 1 2 软件名称 bathfp AMEsim 开发国家 英国 法国 开发时间 特点 20世纪70 流体动力系统专用软件 年代 1995年 液压、机械系统的建模 仿真及动力分析软件 工程系统仿真和分析软 件 面向工程的一维热流体 系统仿真
学习FluidSIM软件原因
第二
每个复杂的液压与气压系统，都由若干个基本回路组成; 每个基本回路，都由若干个液压元件组成，系统的各个 不同状态，实际是通过各个元件的工作状态来完成的。 一般液压系统图，只表示一个工作状态，而实际可能有 多个工作状态，剩下的工作状态，要靠读图的假想某些 元件的工作状态，并作相应变化后才能读懂图［2］。本 门课程涉及物理，机械制图、机械设计基础以及机械制 造等多门学科的内容，要求学生有一定的理论基础，经 过两学期的教学经验，发现学生在学习《液压与气动传 动技术》课程的过程中，存在许多困难，对基本概念难 以理解，对结构复杂的液压元件的工作原理难以理解， 感到液压与气动系统工作过程难于理解等。
编号 0Z 1V 1A -
数量 1 1 1 4
名称 液压源 2 l/min 4/2单电控电磁阀 液压缸，16/10/200 快插式液压油管， 600和1000mm
数量 1 1 1
名称
电信号开关单元 带安全插头的导线 电源，24V
5、分拣装置仿真液压与电气回路
6、主要元器件状态图
7、仿真动态图
从上图 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。 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，显示如下图，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。
在液压与气压传动学习中，我们尝试使用
FuidSIM 软件辅助学习。在后期的液压系统与气动 系统课程设计完成时，要求每个学生用电脑软件完 成的设计，对学生知识和能力的思路有很大帮助。
三、 分拣装置为例演示
1、分拣装置特点： 双作用气缸，直接控制，手动
2、分拣装置仿真学习目的
了解直接启动，手动操作回路 使用4/2 单电控电磁阀启动双作用气缸
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。
第二、系统的补充液压与气动技术基本知识
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；在右键菜单中选择“插图”， 则显示此元件的插图，如图；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。 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。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与 气动技术的基础知识。
第三、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，仿真图如图所示。
8、分拣装置仿真说明
当按下START按钮S时，电磁线圈1Y的回路关闭， 4/2单电控电磁阀启动。双作用气缸的活塞杆前 进至它的终端位置。 当松开按钮S时，电磁线圈1Y的回路中断，4/2 单电控电磁阀回到初始位置。气缸的活塞杆缩 回到末端位置。
9、注意事项
液压回路图的注意事项 在图中，元件以符号的形式表示。 4/2单电控电磁阀在回路图中表示为 - 左边平行 - 右边交叉。 这意味着在回路图中没有相交线。 本软件都使用这样的表示方法。 电气回路图的注意事项 在直接控制的电路中，没有继电器，控制回路和 电源电路是不分开的。
第三、设计电气控制回路
还设计了两个点动开关SA 1 和SA 2 来控制两个 继电器K A 1 和K A 2，通过继电器K A 1 和K A 2 的常开触点控制电磁阀Y 1 和Y 2 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。我们在给那些需要加强 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，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。
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第三： 计算机的应用促进了教学内容和教学方法的改革 ，为解决实际教学中存在的问题、实现互动式教 学提供了可靠的技术方法。结合日益发展的计算 机技术，利用多媒体技术，由计算机来模拟各个 元件的动态过程，解决多年来教学上的难点，并 利用FluidSIM 3.6 液压与气动液压与气动仿真软件 ，进行液压与气压传动系统的设计过程，使学生 更深刻理解和认识液压与气压元件的结构和工作 原理，并且液压系统图以动画的形式展现出来能 够实现整个系统的多种工作状态，使同学们对三 门课程产生兴趣。
3 4 5
Easy5 Flowmaster FluidSIM
美国 英国 德国
1975年 1984年
20世纪末 基于元件物理模型的回 路图进行实际仿真
3、FluidSIM仿真软件的功能
FluidSIM 软件是由德国Festo 公司D idactic 教学 部门和Paderborn 大学联合开发，专门用于液压与
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，我们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。
5、FuidSIM软件的应用
第一、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。如图所示。
本讲小结
上机作业 1、熟悉FluidSIM软件的工作 界
2、分拣装置的液压回路搭建 及仿真分析
第一讲
FluidSIM软件介绍及举例 演示
讲 课 提 纲
一、课程介绍
课程名称：液压CAE软件及应用 软件名称：FluidSIM仿真软件 上课教师：
•课程成绩考核分布及要求
要求包括出勤、上机实训情况、实训报告、大作 业四大项。 （1）出勤 20分，每缺一次扣2分，缺5次以上本 门课程以不及格计成绩。 （2）上机42分 每次上机都有任务，1－14次， 完成任务每次3分，部分完成按2、1给分。 （3）第十五次上机考试，满分22分。 （4）实训报告14分，每次1分,缺3次，不及格 。 •大作业2分
为双作用气缸命名
为4/2 单电控电磁阀命名 了解电信号开关单元的使用方法 元件选择 设计并绘制液压和电气回路图
3、分拣装置工作原理
分拣装置用于对沉重的铁制工件进行分类。
当按下 START 按钮时，双作用气缸的活塞杆将邻
近的工件从传送带上推走。当松开 ST4、分拣装置实际回路
学习FluidSIM软件原因
第一： 《液压技术》《气动技术》《液压与气动系统》 是高职类院校液压与气动技术专业的三门重要课 程，是三门实践性很强的重要课程，其内容涉及 液压传动和气压传动两大部分，要求学生掌握常 用元件、系统的工作原理、元件选用与系统设计、 调试的基本方法，其教学一直受到陈旧及落后观 念的束缚和制约，部分教师教学手法单一、陈旧， 现代教学理念缺乏，知识技能更新不快，与当今 机电行业的飞速发展已形成强烈的矛盾和脱节。
（2）系统学习的概念。 FluidSIM 软件可用于自学和演示。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图、电液 压的认识和实际应用能力。
气压传动的教学软件，FuidSIM 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。
4、FluidSIM仿真软件的特征
（1）CAD 功能和仿真功能紧密联系在一起。 FluidSIM 软件符合D IN 电气—液压（气压） 回路图绘制标准，CA D 功能是针对流体而专 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， 并演示其动作过程。
序号 １ ２ ３ ４ ５ ６
课题
学时 4 8 32 4 8 4 60
理论学时 2 4 16 2 4 2 30
上机学时 2 4 16 2 4 2 30
备注
液压CAE概论 FluidSIM软件菜单及
元件库
仿真与新建回路图 液压技术多媒体教学 特殊功能 其他液压CAM技术
合计
FluidSIM软件主要内容简介
1.2仿真方法
仿真是指建立仿真模型和进行仿真实验的方法，可
分为两大类：连续系统的仿真方法和离散事件系统
的仿真方法。
1.3 应用
仿真技术50年代和60年代仿真主要应用于航空、航 天、电力、化工以及其他工业过程控制等工程技术领域。