一、液压传动课程的特点和实验教学现状
（一）液压传动课程的特点
液压传动课程涉及学科多，各部分内容相对较为独立，根据本专业实际，目前所授内容主要由四部分组成，即：流体力学基础知识、液压传动元件结构与工作原理、液压传动回路、液压传动典型回路分析。从内容设置上看，流体力学基础知识部分作为整个课程的理论基础，内容较为抽象，是正确理解液压传动现象本质和进行液压传动分析的重要前提，但从知识结构上与后续液压元件结构、液压回路分析的学习没有必然联系；液压传动元件部分重点介绍各液压动力元件、执行元件、控制元件以及辅助元件的结构组成、工作原理，需要学生具有较强的三维空间想象能力，正确掌握各液压元件的内部结构组成和工作原理；液压传动回路部分需要学生具有较强的逻辑思维能力，在熟悉各液压元件图形符号及工作机理的基础上，准确分析液压油流动方向及液压元件的动作，熟练掌握液压传动基本回路组成和功能；最后液压传动典型回路分析部分则要求建立在对上述三部分内容准确理解的基础上，结合装设备的功能和动作要求，能够对典型回路工作过程进行准确分析乃至进行回路设计，要求通过学习使学生具备对典型液压系统进行分析的综合素质。从教学目的看，通过课程学习，学生需要掌握液压传动的基本知识，具备对液压基本回路、典型液压系统进行综合分析和实验研究的初步能力，具备对装设备液压系统故障分析和排除的基本素质。
（二）实验教学现状
目前实验室所使用的是秦川机床厂生产的QCS014型液压实验台。该实验台由液压工作台框架、两台液压泵、二十几个拆装式液压元件阀板和电气控制柜组成，液压工作台框架用于布置和安装液压元件阀板，管路与阀板之间采用快换接头连接，利用液压泵、拆装式液压元件、快换接头、电气控制柜构成几种典型的功能回路，主要可用于进行演示性实验，此外学生也可在教员的指导下，根据实际需要设计简单的液压回路并进行验证。经过多年液压传动实验教学实践，目前实验教学条件已凸显出较大的不足，主要表现在如下方面。1.实验台为上世纪80年代设备，设备老化，且严重滞后于当前液压传动发展水平，已无法满足现阶段液压传动教学需求。2.经过长时间使用，部分液压元件已出现零部件损坏、阀件堵塞、管路漏油严重等问题，由于年代久远，维修较困难，更换维修又代价过大，原有两台实验台目前已只有一台堪用，许多实验实际上已无法开出。3.实验台台套数有限，且受教学时数限制，在实验实施过程中，只有部分掌握教学内容较好的学生能够动手进行操作，其他学生或因不够熟练，或因时间有限，只能在旁进行辅助，以“看”实验为主，动手机会不多，得不到必要的锻炼。4.实验实施过程中，即使部分学生能够主动动手，但也只是按照实验指导书给出的实验步骤进行演示性验证，很少去思考为什么这样做，或者无法在现有实验条件下通过实验验证自己的想法，实验教学效果有限。5.实验室缺乏液压流体力学和液压元件部分的相应实验设备，所开出的实验课主要针对第三部分内容，在实验授课过程中发现，由于前两部分课程内容相对较抽象，学生对相关液压流体力学的概念和液压元件的结构及工作原理的理解程度参差不齐，因此部分学生在进行实验时易处于被动地位。
二、计算机仿真技术在液压传动实验教学中的应用
由于液压设备价格昂贵，维护保养专业化要求较高，在现有条件下，引入液压教学设备比较困难，为了满足教学需求，有必要在实验教学方法和教学手段上进行改革。计算机技术近年来在教学实践中得到了广泛应用，作为实验教学的一种辅助手段，把计算机数值仿真引入液压传动的实验教学是一种弥补实验条件不足的有效手段。针对液压传动课程各部分内容的不同特点，在教学的不同阶段采用相应的计算机仿真软件进行实验教学，可大大弥补实验教学条件的不足。根据对液压传动课程特点的分析，可知其知识点主要可分为三类，即基础理论类知识点，主要包括油液的物理特性、流体动力学、液体流动的压力损失等；结构原理类知识点，主要包括液压泵、液压执行元件、液压控制阀，以及液压辅助元件的结构组成及工作原理；逻辑动作类知识点，主要包括液压基本回路、典型液压系统回路的逻辑动作、工作原理。针对这三类知识点，可以结合不同软件的特点，设计相应的仿真实验。针对第一类知识点，教员可利用Authorware软件或类似软件，制作交互式、多媒体课件，学生通过上机进行演示性实验。如图1所示，学生可通过类似实验，了解相关液压基础理论知识，加深对教学内容的理解。通过该类演示性实验，可在较少的课时掌握基本要点，达到与实作相同的教学效果。针对第二类知识点，教员可利用Pro/E软件或类似CAD软件，制作液压元件的3D模型，学生可通过软件的虚拟装配和运动仿真功能，上机进行综合性实验。如图2所示，学生可通过该类实验，在计算机上了解元件的内部结构，进行液压元件装配，观察机构运动机理，从而掌握各型液压元件的结构组成、部件与部件的相对关系，以及液压元件的工作原理。通过该类实验，可大大节省实验支出，提高教学效率，激发学生的创新意识。针对第三类知识点，教员可利用Fluidsim软件或类似软件，搭建液压回路，学生在初学阶段可根据教员提供的工作原理图，按部就班进行液压回路的建立，验证液压油路及液压元件的动作；在后阶段即可尝试自行设计回路，开展创新性实验。如图3所示，学生可通过该类虚拟实验，掌握液压回路的逻辑动作，熟悉液压回路的组成，培养学生的创新能力。
三、结束语
液压传动教学内容包括基础理论类、结构原理类，以及逻辑动作类知识点，涉及学科多、概念原理较抽象、具有较强的实践性。针对其知识结构上的特点，可充分结合目前较为成熟的计算机技术，利用各类仿真软件的特色，开展计算机辅助实验教学，以弥补目前实验教学存在的不足。从而增强学生对液压系统的感性认识，加深对课堂内容的理解，锻炼其实践动手能力，真正提高学生的创新意识，培养学生解决实际问题的能力。
作者：谭波 严平 刘慧敏 单位：海军工程大学 兵器工程系
