1.1 单(双)缸液压回路FluidSIM 设计仿真（教案）《液压与气动综合实训》（教科版）同步精品课堂

《液压与气动综合实训》教案 详细教案 一、设计摘要 课程课题 任务1.1单(双)缸液压回路FluidSIM设计仿真 授课教师 1 学时数 1 授课班级 人数 授课时间 教学地点 理实一体化教室 二、设计意图 学情分析 在学习本课程前，学生已掌握一定机械基础知识，对液压设备有初步认知，能理解其基本用途，但对复杂液压回路原理理解尚浅。他们动手能力较强，乐于参与实践操作，这对学习 FluidSIM 软件实操和回路设计仿真有利。不过，在理论知识学习上，部分学生存在畏难情绪，面对软件安装步骤等理论性内容，可能缺乏耐心。在学习过程中，学生对直观、形象的知识接受度高，所以在讲解单缸、双缸液压回路设计仿真时，需多结合实际案例，以提升其学习兴趣与效果。 背景分析 在现代制造业蓬勃发展的当下，液压技术广泛应用于工业生产的各个环节。单缸、双缸液压回路作为基础构成，是许多机械设备运行的关键。职高学生未来多投身于一线生产岗位，掌握液压回路设计技能至关重要。FluidSIM 液压仿真软件能辅助学生在虚拟环境中设计与验证回路，降低实践成本、提升学习效率。通过学习软件安装、单双缸回路设计仿真，学生既能将理论知识与实践结合，又能为后续进入相关行业，从事设备操作、维护与简单设计工作筑牢根基。 学习目标 设定 素质目标 知识目标 能力（技能）目标 培养学生在液压回路设计仿真过程中的严谨态度； 通过单缸、双缸液压回路设计仿真的实践，锻炼学生的逻辑思维和创新思维。 能够准确阐述 FluidSIM 液压仿真软件在液压系统设计与学习中的重要作用； 清晰记忆 FluidSIM 液压仿真软件的安装步骤； 熟知单缸和双缸液压回路的基本组成元件。 独立且正确地完成 FluidSIM 液压仿真软件的安装； 能根据设计要求，在 FluidSIM 软件中熟练绘制回路图，合理选择和布置元件，设定正确参数。 学习任务 描述 独立且正确地完成 FluidSIM 液压仿真软件的安装 准确阐述 FluidSIM 液压仿真软件在液压系统设计与学习中的重要作用 在 FluidSIM 软件中熟练绘制回路图 熟知单缸和双缸液压回路的基本组成元件 教学资源 准备 教师准备：讨论主题、学生任务书； 学生准备：在线讨论、完成任务书。 教学重点 FluidSIM 软件安装与基础操作 教学难点 复杂液压回路的逻辑构建 教学难点突破方法 引入多个实际工程案例，例如自动化生产线中双缸协作工作的场景，详细拆解动作流程，让学生直观理解逻辑关系 三、教学策略 教法 讲授法、演示法、讨论法； 学法 小组讨论法、自主阅读法。 四、教学资源 教材工具材料 《液压与气动综合实训》，主编：陆勇星，2024年7月第1版；科学出版社出版。 教学情景 创设 五、教学过程 教学环节 教学内容 教师活动 学生活动 设计意图 知识复习与回顾（2分钟） [引入主题]（2分钟） 任务引入：独立且正确地完成 FluidSIM 液压仿真软件的安装 提出问题，认真回答问题。 接收并查看本节课堂任务书。查看并记住本节任务的学习目标。 1、组织学生回答问题，使同学们提起兴趣，对学习内容参与度更深。 2.下发和展示任务，让学生明确课堂任务，学习课堂知识。 新 课 导 入 （3分钟） [新课引入]（3分钟） 引导学生分析任务书，明确本节课的学习内容。 通过任务书，采用提问方式引出今天的内容。 1.跟上老师思路。 2.学生分小组交流讨论，总结出小组答案。 激发学生探索学习的欲望与兴趣，还可以把本次课程的内容快速引入课堂。 探索 新知（2分钟） 一、FluidSIM 软件安装步骤 FluidSIM 软件是一种用于液压与气动技术的教学软件,其运行于 Microsoft Windows操作系统之上，FluidSIM 软件的主要特征是基于元器件的物理模型设计出符合实际工作要求的液(气)压回路并对所设计的回路进行仿真验证，以检验在回路设计过程中存在的一些显性或隐性问题；FluidSM 软件的另一个特征是自我学习，液(气)压元器件通过文本说明、图片解读以及工作视频三种方式进行学习描述，液(气)压回路通过仿真功能进行在线学习与仿真模拟，各种课后练习可通过举一反三的方法独立完成。 二、其安装步骤如下： 1、解压“液压气动仿真软件”，双击“Ph36cn.exe”图标，出现图1.1 所示的安装界面。 2、单击“下一步”按钮，出现图1.2所示界面，输入产品序列号。 3、单击“下一步”按钮，选择安装目录，如图13所示。若要更改目录，则单击“浏览”按钮，选择相应的安装盘，单击“下一步”按钮准备安装。 4、安装过程中选择安装演示文稿，安装进度100%时安装过程完成，如图1.4和图1.5所示 上课前老师收集相关的新专业、职业、技能等知识。 学生对新专业了解后，再上网查一下新专业所涉及的知识点。 使用学生对新专业有个大概了解，自己再去收集相关资料补充自己的知识面。 学 习 新 知（14分钟） 三、单缸液压回路设计仿真 图1.8所示为单缸液压回路，F为液压缸工作时的负载，液压源(虚线框内)提供液压动力，换向阀改变液压油的流向，单向节流阀调节流入缸体内液压油的流量，并改变活塞杆的运行速度。 图1.8所示液压回路较好地展示了液压系统的基本组成，即动力元件、执行元件、控制元件以及辅助元件。下面通过 FluidSIM 软件对液压回路进行仿真验证，仿真过程可以帮助我们清晰地了解并掌握液压油的流向、液压回路的工作原理以及液压缸活塞的运动状态。 当图1.8所示回路中三位四通O型中位机能电磁换向阀5处于左位时(左位电磁阀得电，液压缸活塞向右运动)： 进油路：油箱1→单向定量液压泵 2→过滤器 3→单向阀4→三位四通O型中位机能电磁换向阀5(左位得电)→单向节流阀8→双作用液压缸7左腔 回油路：双作用液压缸7右腔→单向节流阀6→三位四通O型中位机能电磁换向阀5(左位得电)→油箱1 当三位四通O型中位机能电磁换向阀5处于右位时(右位电阀得电，液压缸活塞向左运动): 进油路：油箱 1→单向定量液压泵 2→过滤器3→单向阀 4→三位四通O型中位机能电磁换向阀5(右位得电)→单向节流阀 6→双作用液压缸7右腔 回油路：双作用液压缸7左腔→单向节流阀8→三位四通O型中位机能电磁换向阀5(右位得电)→油箱1 图 1.9和图1.10所示为三位四通O型中位机能电磁换向阀左位得电与右位得电时单缸液压回路的流向以及液压缸动作情况，图中三角箭头代表进油方向，v为液压缸运动速度，单位为 m/s，F为液压缸工作时的负载(图中负载为零)，回路中显示压力分别为58.31bar(1bar=10Pa)和59.60bar。FluidSIM 仿真结果表明:液压缸活塞杆运动方向准确，回流流向正确。 主要讲解单缸液压回路的基本组成。 学生在书本上找出对应的内容并勾画出重点内容。 通过直观教学法，使用电教媒体PPT的形式，不仅能进一步激发学生的兴趣，也有利于加深学生对知识的理解和对内容的掌握。 四、双缸液压回路设计仿真 图 1.11所示为双缸液压回路，两液压缸处于并联状态，分别由两个电磁换向阀进行控制。 通过 FluidSIM 软件对上述双缸液压回路进行模拟仿真，仿真过程如下。 当三位四通O型中位机能电磁换向阀5左位得电，双作用液压缸Ⅰ11活塞杆右行时: 进油路：油箱 1→液压泵 2→过滤器 3→单向阀 4→三位四通O型中位机能电磁换向阀5左位→单向节流阀7→双作用液压缸Ⅰ11左腔 回油路：双作用液压缸Ⅰ11右腔→单向节流阀 8→三位四通O型中位机能电磁换向阀5左位→油箱 1 当三位四通O型中位机能电磁换向阀6左位得电，双作用液压缸Ⅱ12右行时： 进油路：油箱 1→液压泵 2→过滤器 3→单向阀4→三位四通O型中位机能电磁换向阀6左位→单向节流阀9→双作用液压缸Ⅱ12 回油路：双作用液压缸Ⅱ12右腔→调速阀10→三位四通O型中位机能电磁换向阀6左位→油箱1 教师根据课本内容讲解双缸液压回路的模拟仿真过程。 学生跟上老师的思路； 抽取学生回答老师的提问； 让学生能够快速的掌握学习内容，突破了课程内容难点。 五、三位四通O型中位机能电磁换向阀 5/6左位得电时，双缸液压油路的流向以及液压缸动作情况如图 1.12 所示。 池的内阻。 当三位四通O型中位机能电磁换向阀5右位得电，双作用液压缸Ⅰ11左行时: 进油路: 油箱1→液压泵2→过滤器3→单向阀4→三位四通O型中位机能电磁换向阀5右位→单向节流阀8→双作用液压缸Ⅰ11右腔； 回油路：双作用液压缸Ⅱ12左腔→单向节流阀 7→三位四通O型中位机能电磁换向阀5右位→油箱1。 当三位四通〇型中位机能电磁换向阀6右位得电，双作用液压缸Ⅱ12左行时： 进油路：油箱 1→液压泵 2→过滤器 3→单向阀 4→三位四通O型中位机能电磁换向阀6右位→单向节流阀10→双作用液压缸Ⅱ12右腔； 回油路：双作用液压缸Ⅱ12 左腔→单向节流阀 9→三位四通O型中位机能电磁换向阀6右位→油箱1。 三位四通 〇型中位机能电磁换向阀 5/6右位得电时，双缸液压电路的流向以及液压缸动作情况如图 1.13 所示。 教师讲解双缸液压油路的流向以及液压缸动作情况，通过展示图片和理论相结合的形式，更形象的记忆 学生跟上老师的思路； 图片展示更加直观 学生再练习（6分钟） 4、分配任务：（6分钟）（思政导入：团队合作，培养学生学会思考，解决问题能力） 1）、以小组为单位回答问题：简述在 FluidSIM 软件中对液压回路进行仿真的一般流程。 2）、每组派出代表回答老师提问 4）、学生分组相互评价 5）、老师点评，哪个组最好，回答最准确。评出优胜小组。 1、教师分配任务小组任务，随堂进行观察和指导。 2.讨论完成后，教师以提问形式选择学生进行问题的回答。 3.各组互评后，教师进行总结评价。 学生小组讨论后每个组派一人或者两人回答。学生之间互评打分。 学生对知识的一个巩固过程，调动学生的学习积极性。 课堂 总结（2分钟） 教师总结（2分钟） 本节课聚焦于单（双）缸液压回路 FluidSIM 设计仿真。在软件安装上，大家掌握了从获取安装文件到按向导完成安装的步骤，为后续实操筑牢根基。单缸液压回路设计仿真环节，同学们学会运用换向阀等元件控制缸体动作，并通过节流阀等调节速度。双缸液压回路设计中，了解了同步、顺序等动作实现的原理与方法。通过学习，大家不仅能在 FluidSIM 软件中完成回路搭建与仿真，更重要的是理解了背后的液压原理，为今后从事相关技术工作积累了实用技能。 布置下节课任务（40分钟） 布置下节课任务（40分钟） 预习下节课内容 布 置 作业（13分钟） [完成作业]（13分钟） (1)双缸液压回路中，若出现一个液压缸动作正常，另一个液压缸动作缓慢的情况，可能是什么原因？ (2)液压回路设计中，溢流阀和节流阀的作用有何不同？ 板书 设计 六、教学评价 教学评价 七、教学反思 教学反思 在本次课程教学中，对于 FluidSIM 软件安装步骤，多数学生能依指导顺利完成，但仍有少数因电脑系统差异遇阻，后续应提前准备多种应对方案。单缸回路设计仿真部分，学生对换向阀、节流阀应用掌握较好，能基本实现动作控制与速度调节。而双缸回路复杂动作原理理解，部分学生存在困难，教学中案例展示可更丰富生动，加深其认知。实操环节学生积极性高，但团队协作存在沟通不畅问题，需加强引导。总体而言，要持续优化教学，强化薄弱点，提升学生学习效果。 教师分配任务 学分组讨论 学生问题提问 学生分组回答 教师总结 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$