液压传动课程设计范文

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液压传动课程设计是在学完流体力学、液压传动等课程之后，进行的一个重要的实践教学环节。它一方面要求学生通过设计巩固教材中所学到的具体内容，同时获得综合运用过去所学全部课程进行液压系统及具体零部件结构设计的能力；此外，也为以后做好毕业设计进行一次综合训练和准备。

1　课程设计的目的、内容和步骤

通过液压传动课程设计，要求学生在以下各方面得到锻炼：一能熟练运用液压传动课程中的基本理论及在生产实习中学到的实践知识，按所给机床工作运动要求，正确设计液压系统，选择液压元件，绘制工况图，保证满足机床所需运动和各项性能，提高理论联系实际的设计与计算能力；二能提高结构设计能力。要求学生通过对液压缸的结构设计，能按照性能要求设计合理的液压缸的基本结构，掌握结构设计的具体方法与步骤。三能学会使用手册及图表资料，掌握与本设计有关的各种资料名称、出处，并做到熟练运用，提高独立工作的能力。

液压传动课程设计的主要内容为按照要求设计某专用机床的液压系统。包括绘制液压缸负载图及工况图、液压传动系统原理图、选择标准液压元件、绘制液压缸装配图、课程设计说明书等。

大致步骤为明确设计要求，制定基本方案、绘制液压系统图、确定液压系统的主要参数、液压元件的选择与专用元件设计、液压系统性能验算、设计液压装置，编制技术文件等。

2　课程设计的现状及存在的问题

我校液压传动课程设计针对机械设计制造及其自动化专业的学生，在大三下学期或大四上学期开始，一般集中安排在两周时间内完成。最近几年，我校每年该专业的学生人数大约为260-300人左右，而教研室课程组教师只有7-8人，这样每个老师带学生数为40人左右，其工作任务非常繁重。每个老师又分为5-6组，这样大约有7-8人在做同一个课程设计题目，教师要同时指导多位学生，平均分配给每个学生的教学时间很少，难以及时对学生进行个别指导，由此引发了很多问题。第一，每组同学图纸抄袭现象严重。现在图纸绘制全部为电脑绘图，每组学生中往往只有少数几个同学在认真计算数据，其他同学等待在别的同学图纸基础上改图或者直接拿来用。第二，液压缸的图纸绘制不注重具体结构要求，人云亦云，雷同严重。液压缸的结构设计中缓冲装置、排气装置、密封装置等到底需不需要设计，很多同学没有考虑自己的系统要求，只是看别人怎样自己就怎样。这样的问题严重影响了课程设计的效果。

3　改革尝试

针对上述问题，教研室课程组教师进行了课程设计改革探讨，并在每班中选出几个学习好的学生进行调查和讨论，为进一步做好课程设计提出了几个改革方案。在2012年液压传动课程设计中进行了尝试性改革。首先，在课程设计开始前，主讲教师统一布置课题及划分组别。要充分发挥学生自身的主动性和创造性，提高他们的实践能力，消除学生们的依赖心理。要让他们明确自己是这个实践活动的主体，从领会题目、查阅资料、确定实现方法到设计计算乃至图纸绘制完成，都要亲历亲为，这样在今后遇到类似问题时，他们就会独立思考、找出解决问题的办法。其次，进一步细化组别，防止抄袭现象发生。要求每个老师多设题目或同一题目不同参数，最好2-3人一个组别。加强管理，注意平时出勤，采取教师点名和各组组长监督等措施，让学生在有限的时间里多出成绩。再次，购买具有各种结构的液压缸，要求学生在绘制液压缸图纸时，必须到实验室弄清楚实际液压缸结构。认真观察或拆装，力求做到按照要求绘制所需结构。对于少数基础特差的学生，可以直接要求他们测绘液压缸具体结构，然后画出来，加深他们对液压缸结构的理解。最后，答辩方式也要改革。采用基本知识问答加上图纸答辩的方式，再结合期末成绩等综合考察方式给出具体课程设计成绩。这样，学生的等靠思想会进一步减少，由被动设计转变到主动设计。

4　效果评估

在2012年秋季学期的液压传动课程设计中，我们大胆采用了以上的改革方式，从学生的绘图质量、答辩情况以及说明书中计算能力等来看，效果相当不错。一方面学生的积极性大幅提高，求知欲也被充分激发，独立课程设计能力更是得到很好的锻炼。学生掌握了液压系统设计的步骤和方法，熟悉查阅各种文献资料和国家技术标准的步骤和方法，能正确选用计算公式和数据，巩固了机械制图的原理和方法；另一方面学生在设计过程中培养了严密的逻辑思维能力和实事求是的科学态度，逐步树立起正确的设计思想，严谨的工作学习作风，提高了综合运用所学知识，独立分析和解决实际问题的能力。

5　结束语

精品课建设任重而道远，而其中的课程设计环节又尤为重要。要把一门课程真正建设成为具有一定特色和较高教学水平的示范性课程，成为课程中的“精品”，还需要我们不断摸索和实践。如何发现并改进课程设计教学中存在的问题，从而提高课程设计的教学效果是值得教学工作者共同研究和探讨的问题。作为教师，我们只有拥有广博的知识，创新的思维，不断提高自身素质，提升教师的人格魅力，加强修炼教学态度、教学艺术、教学能力、教学质量等方面，在教学实践中认真思考和总结，改进教学方法，才能使教学水平不断提高。

参考文献：

[1]习媛，胡燕萍.高校课程设计改革探索[J].商品与质量，2012（1）.

[2]李世海，高兆宏，张晓宜.创新教育新探[M].北京：社会科学文化出版社，2005.

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二、学习者特征分析

1.知识水平

学生已经掌握了机械原理、流体力学的基本知识，掌握了液压实训设备的基本操作技能，学习了安全操作规程及实训室7S管理制度。

2.心理特点

学生对理论知识学习缺乏兴趣，愿意动手操作;注意力集中时间较短，思维活跃，好奇心强，有参与课堂的热情。

三、职业岗位能力分析

液压设备维修工岗位职责要求：液压系统基本组成及液压系统工作原理，能阅读液压系统原理图，能处理常见的故障。

四、教学目标

1.专业技能目标

能够看懂一些常用的液压元件图形符号，能够根据系统工作循环和动作要求及图纸读懂液压系统原理图。

2.知识目标

了解液压元件的作用及图形符号的意义;掌握液压传动系统的组成及工作原理;能阅读液压系统原理图。

3.情感目标

培养学生熟悉液压设备的工作环境，提高自主学习能力和表达沟通能力，加强团队协作，形成岗位意识。

4.教学重难点

液压传动的工作原理。

5.教学策略

液压系统的基本组成借助教具、flas、图片等多种表现形式，把抽象的内容生活化具体化;充分发挥学生的主观能动性，学生通过自己观察、对比、分析、总结，掌握换向阀的工作原理。采用逆向讲授，正向梳理、归纳、提升、总结一般液压系的组成。教学难点液压传动工作原理采用逆向讲授，正向梳理方法，结合初中物理学所讲的连通器模型，揭示液压传动系统最基本的工作原理。

五、教学策略选择与设计

本着学生听得懂、学得会、记得住为原则，采用PBL教学模式，从终端问题开始，向上形成逆向问题链，并逐一解决。

六、教学方法

1.基于问题的学习方法

以问题为学习的起点：以问题为主轴架构，问题来源于专业领域遇到的真实问题。以学习为中心：学生背负学习责任，侧重小组协作学习和自主学习，教师的任务是指导学习技巧，课程单元结束时进行小组评价，教师总结。

2.分组教学法

将学生分为4个小组，在以小组为单位的学习过程中取长补短，共同学习，共同进步，增进感情交流。理实一体教学，即理论学习与实践操作相结合。

七、教学环境及资源准备

1. 教学地点

液压实训室（理实一体化）。

2.教学资源准备

液压实训设备（液压泵站、手动三位四通换向阀、油管、液压缸）4套，换向阀教具1个，多媒体教学设备、教学课件、学习任务书、拓展阅读资料。

八、教学过程

1.导课

本次的主题：液压体系的构成与特色。主题的描绘：液压体系一般是经过于液体压力来推进液压缸的活塞运动来完结预订的价值。本主题是：要经过于“液压体系示例”作为学生直观出现液体压力是怎么样发生的、进行传递的以及如何进行操控的。与此同时，讲述中也阐明了其主要特色。

2.授课

液压体系构成及特色，液压传动体系的构成及图形的符号。

3.逻辑关系

液压体系，完成运动，压力操控，方向操控，速度控，杂质滤网。

4.事件

轿车揉捏作废机

5.轿车作废体系定论

（1）液压体系是由动力设备、操控调节设备、履行设备、辅佐设备所构成。

（2）液压体系是以有压力的液压油作为介质转换和传递能量的设备。

（3）典型元件：泵、阀、缸、滤网等。

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中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）53-0202-02

《液压传动》是机械工程类专业的专业基础课，对该门课程的掌握情况将直接影响到学生对后续专业课程的学习以及毕业设计，对学生毕业后从事与机械相关的工作也有很大的影响，因此，本门课程在机械类专业课程体系中占有特别重要的地位。笔者在专业课教学、毕业设计、实习等教学环节中，常常发现很多学过《液压传动》的学生对《液压传动》的相关知识掌握地并不扎实，甚至有些学生对液压传动的基本概念都不清楚，学生普遍反应《液压传动》是一门比较难学的课程。其实，《液压传动》的理论基础就是流体静力学和《流体动力学，流体动力学相对难理解一些，但本科的《液压传动》教学涉及到流体动力学的地方很少，这部分内容课堂上一带而过即可，流体静力学的基础知识就是帕斯卡定律，学理工的学生都很容易掌握，所以《液压传动》应该说并不难学，学生之所以没学好，我认为是这门课程有一个显著的特点，即实践性强，而学生恰恰没有这方面的实际经验，导致理解困难，因而教师在教授这门课程时，必须要采用与课程特点相适用的教学方法才能让学生容易理解并提高对这门课程的学习兴趣[1]。下面分享几点笔者从事多年《液压传动》课程教学的心得体会。

一、讲好绪论

绪论这一讲开好头，对后续的教学有极大地促进作用，在这一讲要达到以下几点教学效果：（1）让学生掌握液压传动的基本概念和基本原理；（2）了解液压传动的特点、发展和应用；（3）提起学生对本门课程的兴趣。

在讲液压传动的基本概念和原理时，我首先告诉学生传动的三种类型，即机械传动、流体传动和电气传动。液压传动是流体传动的一种，是目前工程实际普遍应用的一种形式，这样学生对本门课程就有了一个总体上的概念，然后通过“液压千斤顶”这个简单的例子把液压传动的基本原理讲清楚、讲透。通过液压传动基本原理的讲解，引出液压传动的特点及其发展和应用，特别是在工程机械、智能机械等学生比较熟悉和感兴趣的领域的应用，同时结合自己的科研项目，指出机械产品机电液一体化的发展趋势。为了让学生了解液压产品的发展现状，笔者在课堂上登陆了力士乐、阿托斯等代表国际先进液压水平的知名厂商的网站，浏览其产品。由于学生对工程机械相对了解一些，便以工程机械的行走马达、操作阀等关键元件的国内外价格差距和质量差距为例，指出国内与国外先进液压技术水平的差距，激发学生的学习热情和兴趣。

二、注重实验和联系工程实际

《液压传动》是一门实践性很强的课程，而学生基本没有相关的实践经验，因而在课程教学中要尤其重视实验课，注重与科研和实际的结合，这样学生才能对所学内容有感性的认识，明白所学知识的用途。在讲“压力单位兆帕”时，为了让学生有一个直观的概念，给他们看了一个用10MPa高压水切割岩石和水泥的实验照片（如图1所示），并提醒学生在以后从事液压实际工作时，要注意安全，切记要先让系统卸压再维修。再比如，讲“滑阀中位机能”时，要让学生深刻理解不同种类滑阀中位机能的特点、作用及正确选用，因此举了一个滑阀机能选用不当导致液压元件损坏的例子：学院的实验室有一个液压马达驱动大惯量飞轮的液压实验系统，马达的换向和停止采用一个三位四通电磁换向阀，做了几天实验后发现液压马达漏油严重，刚开始还以为是马达的质量问题，后来才发现是因为换向阀选了“O”型中位机能，换向阀由左位或右位打到中位时，马达进出油口被封死，转动的大惯量飞轮也被迫停止，导致液压系统产生了很大的液压冲击，马达密封被破坏，发生了漏油现象。笔者所在学校――中国矿业大学的各专业都有很强的矿业特色，在讲“典型液压系统”时，一般都是结合自己的科研项目，补充两个典型煤矿机械的液压系统，以开拓学生的视野，同时为后续《采掘机械》等专业课程的学习和毕业设计打下基础[2]。

上实验课是学生能够见到液压元件实物并自己动手操作和验证所学知识的主要途径，因而要特别重视实验课的教学，作为任课教师必须至少要带一组实验。为了提高实验课的教学效果，我要求学生每次实验课前要认真预习实验指导书，对难点问题，在课堂上预先讲解，这样学生对实验步骤和实验原理就比较清楚了，否则在实验课上教师怎么说学生就怎么做，会使学生不知其所以然，实验课的效果就大打折扣了。每次实验结束后，要求学生及时做实验报告，通过批改，对实验报告中反映出来的共性和难点问题进行详细讲解，必要时把关键问题在下次实验课上再进行验证。回路组合实验是要求学生自己动手组装回路的实验，我要求每个学生都要动手，在做完实验后，谁的手上没粘液压油，则该次实验不合格，从而鼓励学生在实验室搭建并验证自己设计的液压系统。

由于本门课程是大约一百名同学的大班课，把课堂教学放到实验室不现实，而实验课学时又不充裕，为了让学生对所学知识有直观地认识，我每次讲新的内容时，都从实验室拿几件相应的液压元件到课堂上，课前让学生先观察，课堂上再对照具体实物进行讲解，有效弥补了实验课教学学时不足的问题。

三、有效利用多媒体教学手段

本门课程和工程实际结合紧密，因而在教学中要尽量的把所讲内容具象化。在讲“液压传动的应用”时，给学生展示各领域液压设备的照片，有的还播放了视频；讲“各种液压元件”时，我也会播放相应典型产品的照片和视频。

液压元件的内部结构和工作原理在课程中占有很大的比重，这部分内容讲不好学生会感到枯燥无味，难以理解。对这部分内容，笔者一般结合液压元件的结构图和工作原理动画来讲解，利用结构图总结出液压元件的主要结构特点，再结合动画讲解其工作过程和工作原理，这样学生就很容易理解了，而且也提高了讲课效率。

如果学生对液压基本元件部分的知识掌握地不够扎实，液压基本回路和典型液压系统这部分内容就不容易理解，即使有的学生对液压元件部分学地比较好，对于复杂液压系统各基本回路间的相互关系和元件动作过程也不容易搞清楚，这部分内容我都用Fluidsim进行了动画模拟。Fluidsim软件是由德国FESTO公司和PADERBORN大学联合开发，专门用于液压、气压传动教学培训的软件[3]。利用Fluidsim做的液压基本回路和典型液压系统仿真程序能够直观地显示液流过程和对元件的工作状态进行控制，这样，不管液压系统多么复杂，其工作过程和原理都能直观地展示出来，不需要学生再想象各元件的动作和状态，对所讲内容很容易理解。

四、考核方法多样，注重过程考核

要让学生学好一门课程，一方面要激发学生的学习兴趣，另一方面也要加强督促，公平、合理考核。本门课程笔者采用了结课考试、实验、小设计和平时成绩综合考核的方式。

为了引起学生对实验课的重视，提高动手能力，实验成绩的评定不仅仅看实验报告，还要看学生在实验课上的表现，比如对动手能力强、清楚实验过程、独自设计液压回路并组装和验证的学生的实验成绩要给高分。除了平时布置作业，我一般还会安排两次过程考核，作为平时成绩的主要组成部分，一次是在课程中期利用一节课的时间安排一次小测验，一次是在课程即将结束时布置一次小的课程设计。课程设计以分组的形式进行，一组一个设计题目，设计的内容一般结合科研和工程实际，要求学生课后查阅资料，按照要求设计好后做出PPT，课堂上以小组答辩的形式考核，这种方式增强了学生的学习主动性，很受欢迎。

五、结语

通过上述教学手段和方法在《液压传动》课程中的应用，培养了学生的动手能力，激发了其学习兴趣，使得学生能更加直观地学习本门课程的内容，理解得更深刻，学习不再感觉枯燥，在学好本门课程的同时，也为毕业后从事相关工作打下了坚实的基础。

参考文献：

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关键词： 液压实验台；液压传动；控制技术；应用研究

Key words： hydraulic experimental table；hydraulic transmission；control technology；application research

中图分类号：G642.423 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）12-0235-02

0 引言

液压传动技术[1]已有200多年的历史，在近几十年来人们把液压传动技术应用于机床、汽车、航天等各种智能机械上。随着世界工业水平的不断提高，各类液压产品的标准化、系列化和通用化也使液压传动技术得到了迅速发展，液压传动技术正向高压、高速、大功率、高效率和高度集成化等方向发展，随着计算机行业的发展，液压与气压控制向以计算机为核心的PLC控制技术等方面发展。QBS液压实验台是由昆山同创有限公司开发研制的，该实验台集可编程控制器和各种液压元件的模块为一体，除可进行常规的液压基本控制回路和测试实验外，还可进行液压传动的课程设计以及提高同学们的创新设计的能力；该实验台采用的PLC控制和继电器控制，使学生在掌握传统的继电器控制外，同时也学习了PLC编程控制，是学生具备PLC控制以及在线调试等实验功能，该设备结合了液压传动技术与电气PLC控制技术，使同学们通过实验获得机-电-液控制的直观感受，达到提高教学效果的目的。

1 实验台在教学中的应用

《液压与气动技术》的基本回路[2]教学大都是教师在黑板上画图并用挂图的方式开讲解，这种方式不能直观的观测液压传动系统的运行状况，液压控制元件的控制方式也是通过改变控制元件的画法来表达，这样学生的学习兴趣就不强，因为学生只能凭借老师的详细讲解再加上自己的想象力来理解液压控制系统，以及执行元件的工作位置等。我们使用了QBS液压实验台能使学生真实的连接液压传动系统，并其能使用控制元件来控制液压执行元件的运动，学生能自己动手连接系统，并且亲自操控系统的运动，这样就会增加学生的学习兴趣，使学生有一种亲临现场的感觉，在出现故障时，学生可以根据所发生的现象检测出故障产生的原因并将其排除，这样就能使学生能感受成功的喜悦，下面以锁紧动作回路说明其应用：

如图1所示为采用液压锁的一种锁紧回路，锁紧回路的功能[3]是使执行元件停止在规定的位置上，且能防止因外界影响而发生漂移或窜动。其工作原理为：当电磁换向阀处于左位或右位工作时，液控单向阀控制口X2或X1通入压力油，缸的回油便可反向流过单向阀口，故此时活塞可向右或向左移动。到了该停留的位置时，只要令换向阀处于中位时，因换向阀的中位机能为H型，控制油直通油箱，故控制压力立即消失（Y型中位机能也可以），液控单向阀不再双向导通，液压缸因两腔油液被封死便被锁紧。按实验原理图2在实验台上搭接实验回路，将电磁铁的插头按原理图的标示插入控制面板上的输出区对应四个模块的任一组插座，如，注意实验前要把溢流阀的旋钮开到最大，实验过程中再将其压力逐渐调到相应的压力值。

我们还可以利用该实验台提供的PLC控制面[4]板让学生自己手工编程来控制自己连接的系统，这样会使学生不但能熟悉PLC的应用，而且学生还会对机-电-液相结合的完整系统有更加深入的理解。学生在做实验时3人一组，一个人负责连接系统，一个人负责编程，一个人负责检测系统，系统完成后这组人共同编写实验报告，这种做实验的方式不仅可以激发学生的学习兴趣而且还可以锻炼其团队合作意识。在教学的过程中，教师可以根据不同的液压系统给出不同的故障点，在学生了解液压控制系统的同时也能在老师的指导下分析和排除液压系统的故障，这些实验都是看得见摸得到的，并且学生可以切身体验，这样就使同学们在学习的过程中不那么枯燥乏味，就会增强学生的学习兴趣，提高了学习效果。通过两年来摸索实验证明，这种教学方法确实能使学生受益匪浅。

在高校的机械类专业中，《液压与气动技术》是一门必不可少的专业课程，在几年的教学实践中，发现学生在学习该门课程的时候，存在诸多困难，如基本概念理解不透、元件结构复杂、工作过程抽象等，传统的教学内容、教学设备以及教学手段都大大限制了学生对知识的掌握程度，学生没有切身实践的经验。通过引进这种新型的液压实验台，能达到是学生乐于学习，主动探索的目的，因为这种实验台采用的快速接头并有效的防止油液的泄漏，学生都愿意动手去做实验，在系统运行的过程中学生能提出很多问题，学生通过观察和老师的讲解就能解决问题。因此用了该实验台之后，很好的获得了机电液控制的直观感受，在教学中收获了很好的效果。

2 结论

该实验台不仅让学生有一个直观学习的设备，也为教师提供了可供科研提高能力的助手，这种实验台可以搭建多种教学需要的液压实验回路，并可以通过PLC和继电器两种控制方式来实现液压系统的控制[5]，为液压传动的课程提供了一个非常好的可编程的演示平台。

参考文献：

[1]毕长飞.液压与气动技术[M].北京：冶金工业出版社，2011，8.

[2]随文臣.浅谈于FluidSIM液压（气压）仿真软件在教学中的的应用，液压与气动杂志社，2007，6.