摘 要 本文首先阐述了液压传动实验的重要性以及激发学生学习理论概念热情的方法——虚拟计算机辅助教学法。为此，作者利用Authorware开发一个液压传动的虚拟计算机辅助教学系统。文中给出了该系统的总体结构，所包含的基本液压回路以及实验操作步骤。根据实践得出结论：在课堂讲授环节中采用该虚拟计算机辅助教学系统，不仅可以取得良好的教学效果，而且有助于学生快速掌握所学内容。
关键词 液压回路 虚拟实验 计算机辅助教学
中图分类号：G424 文献标识码：A
Abstract This study first addresses the importance of hydraulic transmission experiments and the approaches- virtual CAI to enthuse students over the study of concepts. With this object in view， the authors attempt to establish a virtual CAI system for hydraulic transmission by means of Authorware. The general construction of the system， basic hydraulic circuits to be selected and experimental steps are proposed. We conclude by practice that better effect of teaching and fast understanding of contents are accomplished by putting this virtual CAI system into the teaching course of hydraulic transmission.
Key words Hydraulic Circuit； virtual experiment； computer aided instruction （CAI）
0 引言
液压传动是一门实践性很强的机械类与机电类专业必修课程，实验教学环节非常重要。由于液压系统的成本和运行费用较高，许多高校实验条件因此受到了限制，学生不能马上实验课堂上所学的内容，或者有的课堂内容根本就没有与其相对应的实验。导致许多学生不能正确地掌握液压元件的工作原理及液压基本回路的功能等重要知识，而且学习该课程的积极性也不高。①
随着计算机与多媒体技术的发展，出现了许多虚拟实验。利用仿真技术与多媒体技术可生成一个逼真的三维视觉、触觉、听觉及嗅觉的感官世界，使用户根据自己的要求，借助某些设备和自然技能对虚拟世界的客体进行浏览与交互考察。②鉴于此，为了克服目前液压传动实验的不足，提高学生学习的积极性和学习的效果，本文以多媒体制作软件Authorware为主要开发工具，③借助于Photoshop及Flash图形图像软件，设计了液压传动虚拟计算机辅助教学系统，帮助学生在教学过程中迅速掌握液压元件的工作原理及相关概念。
1 液压传动虚拟计算机辅助教学系统的总体构造
该系统主要由液压系统组装实验和液压基本回路性能实验两部分组成，如图1所示。
2 液压系统实验设计与应用
2.1 液压系统组装实验
本文通过组装一个典型的机床液压系统，④加深对所学液压元件的功能及结构的认识。液压系统如图2所示，主要由液压泵、液压缸、溢流阀、开停阀、节流阀、换向阀、滤油器和油箱组成。
在Authorware中模拟现实的回路组装类似于一个拼图游戏。⑤如果将零件拖动到正确的位置，则零件停留并固定在正确的位置上；如果将零件拖动到错误的位置时，则零件回到原来的位置，等待下一次的正确拖动。其组装流程如图3所示。
2.2 节流调速回路性能实验
节流调速回路性能实验目的主要是让学生了解节流调速回路的类型、构成及其特点。通过该实验，掌握它们各自的速度—负载特性。从实验原理来讲，进行节流调速回路的速度—负载特性试验要解决如下两个问题：一是如何构成各种实验回路，并解决工作液压缸的速度测量问题；二是解决如何实现加载及如何调节加载力的问题。图4为节流调速回路性能实验台原理图，其中左侧为实验回路部分，右侧为载部分。
2.3 进口节流调速回路的速度—负载特性实验
实验步骤：（1）如上所述，构成实验回路和加载系统，并启动它们；（2）调定进油路上的节流阀6的开度；（3）在FL=0（即空载）的情况下，测量主油缸9活塞运动速度v=s/t 。其中s（行程）通过钢直尺由实验者自己选定，时间t用秒表测定；（4）调节溢流阀15，从小到大，分级改变加载压力p5，测量v=s/t，观察并记录p2，p3，p4等压力值。（5）改变进油路上的节流阀6的开度。重复上述步骤。测定节流阀在另一开度（AT）值下的v=f（FL）特性。（6）要求完成节流阀阀口开度为大、中、小三种情况下的速度—负载特性实验；（7）实验完毕后，松开溢流阀3和溢流阀15，停泵。
在Authorware中实现调速回路性能实验要按照设计步骤进行。首先，让用户阅读实验目的，点击“进入实验室”交互按钮后，用户看到实验的系统原理图，系统等待用户的输入，因为实验前需要对系统的工作回路和加载回路进行调整工作。用户根据实验步骤进行操作，调整完毕后，程序跳转到回路的选择交互中。当用户选择进口节流调速回路实验时，有三个操作需要选择：（1）选择节流阀的开口大小，（2）确定某一次实验的加载压力，（3）是接通三位四通换向阀。于是油液开始按照油路的性质在回路中流动。点击“观看速度—负载曲线”，用户可以观看回路的速度—负载曲线，如图5（下转第112页）（上接第95页）所示。
3 结论
由于篇幅所限，本文只介绍了液压系统组装实验和进口节流调速回路的速度—负载特性实验，其余的压力控制回路实验都设计成独立的模块形式，模块之间的切换利用几个响应范围为“永久”的下拉菜单交互（）实现。每个模块在各个响应结果分支中是一个群组图标（）。模拟实验是利用计算机多媒体技术模拟真实的实验环境， 在交互控制下将实验的每个过程进行展示。任何一个液压系统，无论多么复杂，总是由一些基本液压回路组成。为此，虚拟实验教学软件采用模块式结构，便于以后扩充。实践表明，随着计算机技术以及多媒体技术的不断发展， 虚拟计算机辅助教学软件具有广阔的应用前景。
注释
①⑤邓向明，崔平正，张力等.机械类实验的数字化虚拟.新疆石油学院学报，2004，Vol.16 No.2：70-80.
② 郑钧宜，常建娥，孙杰.项目教学法及其在基于网络的工科教学平台中的应用.全国计算机技术应用与高等学校计算机教育论文集（第1卷）下册.西南交通大学出版社，2009.11：456-459.
③ 黄小宇，张凤群，陈阳.中文Authorware多媒体制作.北京：清华大学出版社，2005.
④ 明仁雄，万会雄.液压与气压传动.北京：国防工业出版社，2003.