多功能液壓教學實驗臺CAD癈AI課件設計.pdf

6 液壓 與氣動 2 0 0 8年 第 6期 多功能液壓教學實驗臺 C A D及 C A I 課件設計 柴京富 楊衛(wèi)平 李堯忠 CAD CAI Co u r s e De s i g n o f Hy d r a u l i c I n s t r u c t i o n s Mu l t i f u n c t i o n Ex p e r i me n t a l Pl a t f o r m CHAI J i n g f u YANG We i p i n g LI Ya o z h o n g 南昌航空大學 航空與機械工程學院 江西 南昌 3 3 0 0 6 3 摘要 該文介紹如何利用計算機輔助設計液壓回路 對液壓元件及液壓 系統(tǒng)進行動態(tài)仿真的論述 借以 達到有利 于學生更好 更全面地理解和掌握 液壓 傳動這一 學科 的 內容 增 強學生的實踐意識和動手能 力 關鍵詞 液壓教學 實驗臺 多媒體 計算機輔助設計 計算機輔助教 學 中圖分類號 TP 3 9 1 7 2 文獻標識碼 B 文章編號 1 0 0 0 4 8 5 8 2 O O 8 O 6 0 0 0 6 0 4 1 問題的提出 液壓傳動課程是機械類專業(yè)的一門實踐性很強的 專業(yè)技術基礎課 其講授的內容包括大量的理論知識 和豐富的視 圖 理論與實驗相結合是這一課程的傳統(tǒng) 教學模式 在當前拓寬專業(yè) 大力加 強基礎的情況下 該課程作用就顯得尤為重要 但我院以往的液壓實驗 教學中 大多只進行壓力形成 節(jié)流調速等演示性內容 的實驗 其弊端是實驗內容低水平重復 驗證性和演 示性實驗多等 而引入啟發(fā)性和加強學生動手能力的 手段落后 難于滿足學生全面掌握這一課程的理論以 及進行設計應用的能力 這與現(xiàn)階段對大學生培養(yǎng)目 標相差甚遠 針對國內許多大專院校 紛紛開展了該課 程的教學研究與軟件開發(fā)的情況 我們結合當前液壓 教學實驗臺的發(fā)展趨勢 根據(jù)液壓傳動課程的教學特 點和要求 以及查閱國內外資料 從增強學生對液壓傳 動知識的感知及培養(yǎng)學生學習該課程的興趣出發(fā) 我 教研室提出了自行研制 YJ S 一 1 1 型多功能液壓教學 實 驗臺 的設想后 很快得到院系有關領導和部門的認 可和大力支持 該液壓教學實驗臺研制成功后 為我 院液壓傳動課程的實驗教學手段的提高創(chuàng)造了有利條 件 是提高理論教學質量的一個重要補充 它不僅能完 全滿足 液壓傳動 課程的實驗教學要求 而且由于該 實驗臺具有綜合性強的特點 對培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維 學 習興趣 工程設計能力 液壓系統(tǒng)的調試能力及綜合運 用所學專業(yè)知識能力等都具有極大的幫助 并且還可 成為相關課程 如可編程控制器課程等 的一個實驗 點 使該實驗臺不僅只能滿足液壓傳動課程的實驗需 要 還可以用于課程設計和畢業(yè)設計等較大項目的教 學任務 使本專業(yè)的學生對機電液一體化的產(chǎn)品 技術 有更加深刻的認識和理解 這在我院教務處主持的專 家評審會上 得到了一致好評和肯定便可看出 但在會 議上 專家們就如何充分發(fā)揮該實驗臺的作用提出了許 多很好的意見和建議 其中一條就是希望我們應在現(xiàn) 有的基礎上 再開發(fā)出多媒體教學軟件 以充分利用多 媒體的表現(xiàn)力 參與性 重視 力和受控性強的特點 達 到傳授知識 開發(fā)智力 培養(yǎng)能力及實現(xiàn)因材施教和個 性化教學的目的 為此學院領導在經(jīng)費緊張的情況下 專門撥出一定經(jīng)費 資助我們?yōu)樵搶嶒炁_開發(fā)出相配套 的 C AD及 C AI 教學軟件 以便為課堂教學提供良好 的輔助教學手段 節(jié)省學時 增加教學信息量 2 C AD及 CA I 課件設計思想及其實現(xiàn) 2 I 課件設計思想 鑒于 目前 流行 的有關液 壓教學或實驗的 C AD C AI 教學軟件 使用起來不順手 也難以尋找出適合本 實驗臺的教學軟件 故我們做出自行開發(fā)教學軟件的設 想 實驗課件的開發(fā) 首先從一般實驗教學規(guī)律出發(fā) 即實驗教學課件的開發(fā) 不但有一般實驗教學應有的 收稿 日期 2 0 0 7 0 9 1 l 基金項目 江西省教育科學 十五 規(guī)劃 0 4 YB1 6 2 項目 作者簡介 柴京富 1 9 7 0 一 男 黑龍江密山人 講師 碩 士 主要從事機械設計制造及其 自動化方面的教學和科研 工作 維普資訊 2 0 0 8年 第 6朝 液壓 與氣動 7 實驗 目的 實驗原理 實驗步驟 實驗注意事項和實驗 設備要求等內容 而且還應有學生本次實驗時繪制的 液壓系統(tǒng)原理圖 以及學生對本次實驗或實驗裝置提 出改進的留言板等反饋信息內容 該系統(tǒng)的總體結構 如圖 1 所示 本系統(tǒng)的各模塊基本功能簡介如 翮 I基 礎 l l液 壓 兀 件 圖 形 I I典 型 液 l I液 壓 系 統(tǒng) 劂 l實 驗 報 告 I苴 I 羰f l 系 f 鬢 I l 簇 舊 I模 塊 l I統(tǒng) 沒 計 楱 塊 l I庫 模 塊 l I真 模 塊 lI文 本 模 塊 l I他 I 圖1 系統(tǒng)的總體結構及基本功能框圖 1 基礎知識模塊 本模塊有本液壓實驗臺的供油調壓系統(tǒng)的介紹 說明 有液壓傳動教學過程用到的流體力學基本知識 和液壓系統(tǒng)設計時常用知識的說明等數(shù)據(jù)字典 2 液壓元件圖形庫及液壓系統(tǒng)設計模塊 學生按 自己的設計思維構成液壓 回路后 可從液 壓元件圖形庫中選擇相應的液壓元件符號 各元件符 號上都有供液壓回路設計的節(jié)點 及代表油路的連線 實線表示主油路 虛線代表控制油路 便可快速 準 確地設計一幅供實驗使用的液壓回路原理圖 該模塊 具有所見即所得的特性 如圖 2所示的液壓元件提取 庫模塊 在完成液壓回路原理圖的繪制以及得到實驗 指導教師的認可后 學生便可根據(jù) 自己所設計的液壓回 路 從液壓元件柜中選取相應的液壓元件及橡膠軟管 在實驗臺上組裝成液 壓回路 并與實驗臺供油調壓系 統(tǒng)構成一完整的液壓系統(tǒng) 這樣不但便于實驗指導教 師的對學生所掌握知識的了解 檢驗學生設計系統(tǒng)正 確性 而且有利于學生對液壓傳動知識的充分理解 3 典型液壓回路庫模塊 圖2 液壓元件圖形庫模塊 本模塊列出了液壓教學中的一些典型液壓回路實 驗 以方便學生進行一些驗證性的液壓實驗項 目 達 到學生更好和更快地理解 掌握實驗精華的目的 本 模塊設有下列典型液壓回路 1 液壓系統(tǒng)的壓力形成實驗 2 節(jié)流 進口 出口和旁路 調速回路實驗 3 容積節(jié)流調速回路實驗 4 雙泵供油回路實驗 5 差動回路實驗 6 壓力調節(jié) 含溢流閥的卸荷 和多級調壓回路 實驗 7 速度換接 含快進 一工進和工進 一工進換接 回路實驗I 8 減壓回路實驗 9 雙缸順序動作 含順序閥控制和行程閥控制 回路實驗I 1 0 泵的保壓和卸荷回路實驗 4 液壓系統(tǒng)及液壓元件仿真模塊 本模塊不但具 有液壓元件工作過程的仿真功能 而且還有典型液壓回路工作過程的仿真 如圖3 所示 為一典型的雙缸調速順序液壓回路 該模塊不但有利 于學生對液壓回路工作原理的理解 而且便于在計算 機上進行液壓回路的修改 實現(xiàn)多種方案比較分析 從 中選擇最佳方案 而且 該模塊可將枯燥乏味 靜態(tài)不 動的理論知識和液壓元件結構 以豐富有趣 形象生動 的形式展現(xiàn)在學生面前 甚至可以體驗在實際操作中不 易體驗到的錯誤操作所帶來的危害等實驗 達到增強 學生的獲取知識的欲望 提高了學生學習的效果 5 實驗報告及留言等文本模塊 2 圖3 雙缸順序動作液壓系統(tǒng)原理圖 實驗報告及留言等文本模塊的設計 不但便于實驗 指導教師掌握學生本次實驗的收獲和進展情況 而且 能更好地了解學生反饋信息 以便今后更好改進 提高 實驗教學 6 其他 該模塊針對液壓實驗 有供預習 和完成實驗后的 參考習題外 還設有液壓回路原理 圖完成后 所用液壓 元件明細表 標題欄的填充 以構成一完整的液壓系統(tǒng) 維普資訊 8 液壓 與氣動 2 0 0 8年 第 6期 原理圖 此外 還設有輸出 打印等功能 2 2 開 發(fā)工具 的選擇 在上述液壓系統(tǒng)及液壓元件 的設計與動化仿真 過程 中 除進行一些文本的輸入及修改 主要進行大 量液壓 系統(tǒng)原理圖的繪 制及多媒體的制作 為了更 好地實現(xiàn)這些功能 采用 了Au t o C AD 2 0 0 0軟件下 的 VB A編程語言來完成 其考慮是 首先 VB A編 程語言與其他的 VB編程語言一樣 簡單易學 適應 面廣 在通信 多媒體等方面都 可以使用它開發(fā) 其 次 鑒于 Au t o C AD 2 0 0 0具 有繪 圖簡便快 速 正確 便于修改及動化易于實現(xiàn)的特點 為液壓元件 圖形庫 中液壓元件符號的建立及其調用等提供了極大便利 再者 該軟件具有強大功能和資源 可將其他軟件 如 Wo r d P h o t o s h o p E x c e l 和 Ac c e s s 等所做的文字 圖片 電子表格 等數(shù)據(jù)文件 引入到 Au t o C AD 2 0 0 0 的平臺上 3 應用實例 例 l 液壓元件圖形庫模塊 為了更方便地進行液壓系統(tǒng)回路設i t 軟件根據(jù)本 液壓實驗臺所能提供的各液壓元件 設計了相應的液 壓元件圖形庫 它們是液壓系統(tǒng)原理圖設計的基礎 其界面如圖2所示 該界面采用了所見即所得的方式 它的操作是首 先選擇圖符名稱 然后在圖符列表框內找到相應的液 壓元件后 點擊確定插入按紐 便可以將液壓元件插 入到選定位置上 然后再輔助代表油路連線 便可以 迅速完成液壓系統(tǒng)原理 圖設計 在該界面中 還輔助 有 液壓元件的查詢 液壓元件的功能說明及其動畫 仿真等 例 2 液壓 系統(tǒng)工作過程仿真 在多媒體軟件的教學中 多媒體電腦顯示各種液 壓元件的二維圖形 三維實體造型以及其在一個系統(tǒng) 中的動態(tài)變化過程 使學生像在一個真實的實驗臺上進 行操作和觀察的感受 從而掌握液壓操作規(guī)程 操作技 巧 并增強實際操作能力 如在 圖3所繪制的雙缸順 序動作液壓系統(tǒng)原理圖的基礎上 軟件可根據(jù)輸入條 件的變化 如 表 1 中電磁鐵通電的變化 后 便可以 顯示缸活塞桿實際工作的模擬過程 讓學生通過觀察 模擬實驗過程后 自己得出實驗結論 這將有利于學 生加深對書本內容的學習 理解和掌握 4 結束語 多功能液壓教學實驗臺的研制成功 不但改變了 傳統(tǒng)的演示性實驗教學的模式 有利于學生全面理解 和掌握液壓傳動與控制學科的理論知識 而且為學生 學會液壓回路的設計 合理選擇液壓元件以及組裝調 試液壓系統(tǒng) 提供了有力工具 為提高實驗教學而設計 的教學軟件 目前在我院或大多院校來講 可以說是在 探索和構建新型的教學模式階段 對它們的研究 還 需要我們廣大教師和實驗人員共同努力 以進一步提高 實驗教學效果 以適應本學科建設的發(fā)展需要 通過 我們的初步實踐 C AD及 C AI 的教學軟件就顯示出 了極佳的教學效果 如 1 為學生進行現(xiàn)場設 修改液壓系統(tǒng)回路 提 供了極大的便利條件 2 實驗過程中 由于圖文并茂地展示了教學內 容 實現(xiàn)了三維動態(tài)仿真 極大地激發(fā)了 學生的學習興 趣 充分調動了學生們學習的主動性和積極性 使學生 從被動接受到真正地參與 3 C AD及 C AI 與液壓教學實驗臺的結合 將許 多傳統(tǒng)教學手段無法清楚表達的內容 借助于上述軟 件 使學生的理解和掌握更加深刻 并為學生創(chuàng)新能力 的培養(yǎng)提供了 一 個極佳的鍛煉手段 雖然 經(jīng)過初試就取得了如此效果 但在今后的工 作中 我們還將在液壓理論教學和實驗教學中 以 強化 基礎 注重實踐 為指導思想 以提高學生的產(chǎn)品開發(fā)能 力和創(chuàng)新設計能力為目的 就計算機輔助設計和多媒體 表 1 雙缸順序動作循環(huán)表 電磁鐵狀態(tài) 換向閥位置 液壓缸狀態(tài) 信號來源 l YA 2 YA 3 YA 4 YA 閥 l 閥 2 缸 2 缸 5 按下啟 動按鈕 左位 中位 前進 停止 缸2 塊壓下行隉開關4 中位 左位 停止 前進 缸5 塊壓下行隉開關7 右位 中位 返回 停止 缸2 塊壓下行隉開關3 中位 右位 停止 返回 缸5 塊壓下行隉開關6 中位 中位 停止 停止 維普資訊 2 0 0 8年 第 6期 液壓 與氣動 9 快速放繩裝置 趙 亮 李滿軍 周希哲 De v i c e o f Qu i c k f a l l i n g Ho i s t e r R o p e s Z HA O L i a n g L I Ma n j u n Z HO U Xi z h e 1 中國礦業(yè)大學 機電學院 江蘇 徐州2 2 1 0 0 8 2 靈寶黃金股份有限公司 河南 靈寶4 7 2 5 0 0 3 廣西工業(yè)建設設計研究院 廣西 南寧5 3 0 0 0 0 摘要 該文指 出了目前礦井提升機鋼絲繩更換工作所存在的問題 設計了一種快速放繩裝置 介紹了快速放 繩裝置的結構和操作過程 分析 了系統(tǒng)的工作原理 采用該裝置放繩可大大提 高換繩效率 降低換繩勞動強度和作 業(yè) 難度 關鍵 詞 快速放 繩 換 繩 液壓 系統(tǒng) 中圖分類號 TH1 3 7 文獻標 識碼 B 文章編號 1 0 0 0 4 8 5 8 2 0 0 8 0 6 0 0 0 9 0 2 1 研究背景 煤礦安全規(guī)程 第 4 0 3條規(guī)定 摩擦提升鋼絲 繩的使用年限不應超過 2年 當有一根首繩損壞而需 更換時 必須同時更換所有首繩 以保持各首繩具有相 同工作條件 可見 多繩摩擦式提升機首繩更換工作比 較頻繁 落地式多繩摩擦提升機更換鋼絲繩 因各單位使 用的設備 習慣 鋼絲繩的繩數(shù)不同 換繩工藝多種多 樣 但基本方法如下 在輔助卷揚機上繞上大于所換 鋼絲繩長度的鋼絲繩 用夾頭將新 舊繩卡緊 新繩在舊 繩的帶動下下放 為保證新繩 舊繩同步 一般需要夾 5 副夾頭 一般 2 0m左右 1 副 每下放 2 0m需停車一 次 夾上 1 副新夾頭 同時取最下面的第 5副夾頭 若井 深 5 0 0m 則中途要停車 2 5 次 裝拆夾頭 3 0 副 由于 目前方案中的放繩