液壓與氣動虛擬仿真實驗教學系統包括機液壓元件虛擬認知系統(元件層)、液壓與氣壓虛擬實驗(回路層)、液壓虛擬仿真實驗系統(性能測試層)3個子系統。
1.1 液壓元件虛擬認知系統
本資源庫集成了三十二種液壓元件:齒輪泵、葉片泵、軸向柱塞泵、直動式溢流閥、先導式溢流閥、直動式減壓閥、先導式減壓閥、調速閥、單向減壓閥、定壓減壓閥、電液換向閥、兩位三通電磁換向閥、兩位四通電磁換向、三位四通電磁換向閥、手動換向閥、液控三位四通閥、順序閥、先導式順序閥、卸荷閥、節流閥、液控單向閥、RVP單向閥、回轉液壓馬達、單桿活塞油缸、拉桿液壓缸、雙出桿活塞油缸、氣囊式蓄能器、行程開關、濾油器、壓力表、液力變矩器、千斤頂。資源庫可供高等院校機械(機電)類專業開設液壓的虛擬仿真實驗。學生可通過資源庫加深學生對液壓元器件的認知,了解其組成結構、工作原理。
液壓元件虛擬認知系統模塊如下圖所示。
1.2 液壓與氣壓回路虛擬仿真系統
液壓與氣壓回路虛擬仿真系統主要由液壓與氣壓基礎知識、液壓元件、液壓基本回路、氣壓回路四個模塊組成。軟件通過三維技術,對液壓元件、液壓基本回路和氣壓回路的結構、工作原理進行演示,達到能直觀地學習和了解實驗內容,實現實驗過程的可視化、人性化的目標。
1、液壓元件模塊
液壓元件模塊建立液壓元器件的幾何模型和數學模型。主要包括以下功能:
(1)為用戶提供在虛擬環境中對減速器零件進行拾取、隱藏、顯示操作;
(2)3D交互展示液壓元件結構,查看其爆炸圖;用戶通過多角度觀察,了解液壓元件的工作原理;
(3)構造虛擬拆裝環境,使用戶能按照正確的流程逐步的完成拆裝過程。
液壓缸元件展示
齒輪泵內部展示
2、液壓與氣動回路實驗模塊
回路實驗模塊采用虛擬的實驗場景,能進行液壓回路演示實驗,包含實驗目的、實驗原理、實驗過程等完整的實驗流程。
該模塊功能主要包括:
(1)構件虛擬的實驗臺,三維交互地展示回路,并具備縮放、平移、旋轉交互操作功能;
(2)能夠對回路的控制進行交互操作,能夠動態顯示回路的工作過程;
(3)動態演示典型液壓、氣動回路原理;
(4)能控制管道透明度,顯示液壓系統管道內部油路;
(5)能根據原理圖搭建液壓回路。
(6)提供浮動的儀表和數據顯示窗口,可方便的觀測實驗過程中的各種數據;
1.3 智能型液壓虛擬仿真實驗系統
智能型液壓虛擬仿真實驗系統是一款設計科學、界面優美、功能完善、可操作性強的液壓累虛擬仿真實驗系統。其主要功能是能夠讓學生通過搭建液壓回路,完成液壓相關實驗。
智能型液壓虛擬仿真實驗系統能完成的實驗項目如下:
1. 薄壁小孔液阻特性實驗
2. 出口節流調速回路性能實驗
3. 環形縫隙液阻特性實驗
4. 減壓閥動態性能實驗
5. 減壓閥靜態性能實驗
6. 進口節流調速回路性能實驗
7. 旁路節流調速回路性能實驗
8. 細長孔液阻特性實驗
9. 液壓泵性能測試實驗
10. 液壓缸性能實驗
11. 液壓馬達性能測試實驗
12. 溢流閥動態性能實驗
13. 溢流閥靜態性能實驗
智能型液壓虛擬仿真實驗系統中每一個實驗都要求學生自己搭建虛擬試驗臺,在虛擬試驗臺上完成相關實驗。