液壓系統(tǒng)仿真技術(shù)教學大綱

PAGEPAGE9《液壓系統(tǒng)仿真技術(shù)》課程教學大綱一、課程基本信息課程名稱液壓系統(tǒng)仿真技術(shù)課程編號課程性質(zhì)選修課課程類別專業(yè)課開課單位機械電子教研室授課學期第6學期學分/學時2/32課內(nèi)學時32理論授課16上機學時16課內(nèi)實踐0實驗學時0課外學時32適用專業(yè)機械電子工程是否雙語否先修課程液壓傳動技術(shù)、機電傳動與PLC后續(xù)課程電液控制技術(shù)、液壓系統(tǒng)故障診斷、畢業(yè)設(shè)計二、課程簡介《液壓系統(tǒng)仿真技術(shù)》是機械電子工程專業(yè)的專業(yè)選修課，為理論性和實踐性較強的一門課程。本課程主要講授液壓系統(tǒng)仿真的理論知識及其工程領(lǐng)域?qū)嵺`應(yīng)用，進行上機練習，培養(yǎng)學生掌握液壓系統(tǒng)仿真相關(guān)的基本理論、基本方法，具備構(gòu)建中等復(fù)雜程度液壓系統(tǒng)仿真模型，并進行仿真分析和結(jié)果處理的能力，全面培養(yǎng)學生對液壓系統(tǒng)仿真相關(guān)知識的掌握、運用、分析問題、解決問題能力,使學生具備實踐能力、創(chuàng)新能力。三、課程目標及對畢業(yè)要求指標點的支撐（一）課程目標通過本課程的學習，使學生達到以下目標：課程目標1（知識傳授）：1.了解液壓系統(tǒng)仿真技術(shù)的發(fā)展、所用主流軟件；記憶液壓系統(tǒng)仿真基本概念，強化領(lǐng)會液壓系統(tǒng)仿真相關(guān)流體傳動基礎(chǔ)知識；了解本課程所用的SimcenterAmesim（以下簡稱Amesim）軟件的特點；掌握Amesim軟件的基本操作方法，仿真模型的建模、子模型分配、參數(shù)設(shè)置、仿真執(zhí)行及結(jié)果處理等知識和技術(shù)。（1）了解液壓系統(tǒng)仿真技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀、前沿，明確在工程領(lǐng)域的應(yīng)用與前景。（2）記憶和掌握Amesim軟件的安裝、設(shè)置和基本操作規(guī)范，理解軟件所采用建模方法的原理、所關(guān)聯(lián)的液壓基礎(chǔ)知識。（3）掌握采用Amesim軟件進行液壓系統(tǒng)仿真分析的方法，掌握仿真模型的建模、子模型分配、參數(shù)設(shè)置、仿真執(zhí)行及結(jié)果處理等知識和技術(shù)。2.能在仿真軟件中構(gòu)建和分析中等復(fù)雜的液壓系統(tǒng)，理解仿真模型和實際物理模型的關(guān)系，能夠進行仿真結(jié)果分析，進行系統(tǒng)的性能優(yōu)化和改進，為提升液壓系統(tǒng)設(shè)計和分析能力打下基礎(chǔ)。（高階性）3.能夠?qū)⒁簤合到y(tǒng)仿真的新技術(shù)融入到學習和訓練中，能夠為新的較復(fù)雜液壓系統(tǒng)或元件搭建合理的仿真模型并進行分析。（創(chuàng)新性）課程目標2（能力培養(yǎng)）：1.綜合運用學科交叉融合的知識正確理解液壓系統(tǒng)仿真技術(shù)的工程應(yīng)用，開展液壓系統(tǒng)仿真案例探究活動，培養(yǎng)思維創(chuàng)新能力、團隊合作能力。（挑戰(zhàn)度）2.評價液壓系統(tǒng)仿真技術(shù)發(fā)展的歷史，緊跟前沿發(fā)展，基本理論與學科發(fā)展相融合，在基本理論的講授中擴充最新發(fā)展成果，拓寬專業(yè)視野，樹立求真創(chuàng)新、自主學習、終身學習和自主規(guī)劃專業(yè)發(fā)展的意識。（創(chuàng)新性）3.注重基礎(chǔ)理論及工程知識在仿真分析訓練中的應(yīng)用，達到學有所用、學以致用的目的，提升邏輯思維、辯證思維、創(chuàng)新性思維。（高階性）4.將液壓系統(tǒng)仿真知識應(yīng)用于液壓元件或系統(tǒng)設(shè)計的工程項目實踐，將經(jīng)濟性、安全性、可靠性理念融入到項目中，增強以人為本的人文精神。（創(chuàng)新性）課程目標3（價值塑造）：1.解析液壓系統(tǒng)仿真過程的嚴謹之美、現(xiàn)代分析方法的便捷之美、介紹液壓領(lǐng)域科學家及工程師的學習和經(jīng)歷，弘揚他們的創(chuàng)新精神和工匠精神，結(jié)合唐山的煤礦工業(yè)歷史等工業(yè)文明，深刻理解液壓系統(tǒng)仿真對設(shè)計技術(shù)提升的意義。2.在液壓系統(tǒng)仿真中融入愛國主義教育，激發(fā)求實精神，將校訓“誠信奮斗為人、嚴謹求真為學”與工程師職業(yè)素養(yǎng)有機融合，樹立正確的職業(yè)觀。3.在分組的上機訓練項目中培養(yǎng)學生積極探究的精神和團結(jié)協(xié)作意識。（二）課程目標對畢業(yè)要求指標點的支撐課程目標支撐畢業(yè)要求指標點畢業(yè)要求課程目標1指標點1-4：綜合應(yīng)用所學知識進行復(fù)雜工程問題解決方案的設(shè)計與改進。指標點5-2：能夠開發(fā)或應(yīng)用滿足特定需求的現(xiàn)代工具，對機械電子工程領(lǐng)域復(fù)雜工程問題進行模擬與預(yù)測，并能夠理解其局限性。1-工程知識5-使用現(xiàn)代工具課程目標2指標點2-2：能夠?qū)⑾嚓P(guān)基礎(chǔ)理論和基本原理綜合應(yīng)用于復(fù)雜工程問題的表述，對復(fù)雜工程問題的解決途徑進行分析、對比并試圖改進。指標點5-2：能夠開發(fā)或應(yīng)用滿足特定需求的現(xiàn)代工具，對機械電子工程領(lǐng)域復(fù)雜工程問題進行模擬與預(yù)測，并能夠理解其局限性。2-問題分析5-使用現(xiàn)代工具課程目標3指標點1-4：綜合應(yīng)用所學知識進行復(fù)雜工程問題解決方案的設(shè)計與改進。指標點2-2：能夠?qū)⑾嚓P(guān)基礎(chǔ)理論和基本原理綜合應(yīng)用于復(fù)雜工程問題的表述，對復(fù)雜工程問題的解決途徑進行分析、對比并試圖改進。1-工程知識2-問題分析四、課程基本教學內(nèi)容及對課程目標的支撐（一）課程基本教學內(nèi)容第一單元液壓系統(tǒng)仿真概述及Amesim介紹、機械系統(tǒng)仿真實例（學時數(shù)：8學時）1.課程主要內(nèi)容（1）介紹仿真技術(shù)在液壓領(lǐng)域中的應(yīng)用、當前流行的液壓仿真軟件。（2）介紹Amesim軟件的特點、所包括的功能。（3）介紹Amesim的工作空間，包括工作界面、4種工作模式、操作技巧。（4）通過搭建一個彈簧質(zhì)量塊機械系統(tǒng)并仿真，進行操作技巧練習和仿真工作流程的初步了解。（5）以簡單的機械系統(tǒng)實例進行Amesim系統(tǒng)仿真的創(chuàng)建模型、分配子模型、設(shè)置參數(shù)、運行仿真、繪制曲線、輸出等流程的解析及相關(guān)設(shè)置學習。（6）以四分之一車實例，學習狀態(tài)計數(shù)功能、動態(tài)和穩(wěn)態(tài)運行、數(shù)據(jù)的保存和裝載、實驗視圖的使用等方法。2.重點和難點重點：液壓系統(tǒng)仿真的概念、Amesim軟件的特點、操作技巧、仿真模式、仿真基本流程，包括創(chuàng)建模型、分配首選子模型、設(shè)置參數(shù)、運行仿真、繪制曲線，及其中一些基本設(shè)置、動態(tài)和穩(wěn)態(tài)運行。難點：仿真環(huán)境的配置、子模型的概念理解、參數(shù)的理解和設(shè)置、從平衡位置仿真方法、動態(tài)和穩(wěn)態(tài)運行。3.教學方法（1）通過多媒體課件講授和軟件操作演示相結(jié)合，闡明本單元基本知識，豐富學生的基本知識結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)學生的知識和技能學習的能力；（2）通過案例分析，強調(diào)理論與實踐相結(jié)合，促進學生知識整合，培養(yǎng)學生的理解能力、分析綜合能力和思維創(chuàng)新能力；（3）通過課堂練習和成果提交，強化知識應(yīng)用意識，發(fā)展學生的應(yīng)用能力；4.學生學習預(yù)期成果學生在學完本單元課程后應(yīng)對液壓系統(tǒng)仿真技術(shù)的發(fā)展有初步的認知，記憶和掌握液壓系統(tǒng)仿真的基本概念、軟件的操作技巧，能夠正確配置液壓系統(tǒng)仿真軟件的系統(tǒng)環(huán)境，能夠理解本單元所介紹的軟件工作流程，能夠運用本單元所介紹的基本操作完成簡單機械系統(tǒng)的建模及仿真的流程。5.支撐課程目標（1）講授液壓系統(tǒng)仿真相關(guān)基本知識、發(fā)展及各軟件特點、Amesim軟件環(huán)境配置方法，介紹軟件的基本操作及工作模式、分析流程。（知識傳授）（2）以簡單機械系統(tǒng)案例為主線，探究和熟悉液壓系統(tǒng)仿真的流程和基本操作方法，培養(yǎng)學生思維創(chuàng)新能力。（能力培養(yǎng)）（3）通過介紹液壓系統(tǒng)仿真技術(shù)的發(fā)展、在各領(lǐng)域的應(yīng)用、相關(guān)人才的需求情況，以及科研人員的研究過程，激發(fā)學生的興趣驅(qū)動學習的意識以及創(chuàng)新意識；通過介紹液壓仿真軟件所采用的建模邏輯及流程，使學生領(lǐng)會仿真軟件的流程嚴謹之美和操作便捷之美，培養(yǎng)學生追求完美的工匠精神。（價值塑造）第二單元液壓系統(tǒng)及元件建模仿真方法（學時數(shù)：16學時）1.課程主要內(nèi)容（1）液壓庫的使用。（2）泵-馬達液壓系統(tǒng)仿真，復(fù)雜流體屬性和復(fù)雜管道模型的使用、閥的工作循環(huán)的設(shè)置。（3）流體屬性和管道模型的詳細解析。（4）液壓缸的位置控制系統(tǒng)仿真實例。（5）批運行方法。（6）超級元件工具。（7）結(jié)果管理。（8）線性分析方法：特征值、頻率響應(yīng)分析、根軌跡分析及實例練習。（9）進行液壓系統(tǒng)簡單設(shè)計分析訓練：液壓缸阻尼器系統(tǒng)。（10）HCD庫的使用，液壓缸、減壓閥、三位三通方向控制閥建模練習，HCD庫建模常用規(guī)則（11）Amesim與Matlab/Simlink聯(lián)合仿真介紹2.重點和難點重點：流體屬性的設(shè)置、管道模型選擇、工作循環(huán)及閉環(huán)控制、批運行、結(jié)果管理方法、線性分析中的頻率響應(yīng)和根軌跡分析，HCD庫的使用方法及常用規(guī)則。難點：流體屬性的影響、管道模型、線性分析方法、采用HCD庫進行液壓元件建模方法。3.教學方法（1）通過多媒體課件講授和實例仿真過程演示相結(jié)合，闡明本單元基本知識，豐富學生的基本知識結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)學生的知識和技能學習的能力；（2）通過案例分析，強調(diào)理論與實踐相結(jié)合，促進學生知識整合，培養(yǎng)學生的理解能力、分析綜合能力和思維創(chuàng)新能力；（3）通過課堂上的操作練習和案例練習、仿真案例任務(wù)完成和成果提交，強化知識應(yīng)用意識，發(fā)展學生的應(yīng)用能力；（4）通過小組合作完成知識學習、完成小組項目任務(wù)，發(fā)展學生的合作能力；（5）通過發(fā)布課中和課后練習或測試，及時反應(yīng)學生學習情況，鞏固學生對知識的理解、提升學生的液壓系統(tǒng)仿真分析水平。4.學生學習預(yù)期成果學生在學完本單元課程后應(yīng)對應(yīng)用Amesim軟件中的液壓庫、液壓組件庫、機械庫、信號庫中的元件進行液壓系統(tǒng)和元件的建模和仿真的技術(shù)有全面的認知和理解，能夠合理運用Amesim仿真軟件進行液壓系統(tǒng)仿真模型的建立和仿真，能夠進行結(jié)果分析，并能根據(jù)分析結(jié)果進行模型結(jié)構(gòu)的改進或參數(shù)的優(yōu)化。5.支撐課程目標（1）講授液壓庫的使用、液壓組件庫（HCD）的使用、流體屬性、管道模型、批運行、線性分析、結(jié)果管理、超級元件的創(chuàng)建及使用、聯(lián)合仿真。（知識傳授）（2）以各個知識單元的案例為主線，探究各部分知識應(yīng)用和軟件操作方法，并能夠舉一反三，培養(yǎng)學生的現(xiàn)代工具使用能力和思維創(chuàng)新能力。（能力培養(yǎng)）（3）通過介紹流體力學、液壓氣動及液壓系統(tǒng)仿真分析領(lǐng)域卓越的科學家、工程師的經(jīng)歷、成果，進一步培養(yǎng)學生追求卓業(yè)的工匠精神及創(chuàng)新意識；通過國內(nèi)液壓領(lǐng)域仿真成果和應(yīng)用的介紹，激發(fā)學生的愛國精神和民族自豪感，樹立學生積極進取的精神；通過對新興研究的了解、綠色發(fā)展理念的融入，鼓勵學生關(guān)心時事、關(guān)注社會的精神。（價值塑造）第三單元液壓系統(tǒng)及元件仿真實例（學時數(shù)：8學時）1.課程主要內(nèi)容（1）液壓系統(tǒng)計算機仿真案例1)液壓千斤頂?shù)腁mesim仿真；2)高低壓雙泵供油快速運動回路的Amesim仿真；3）位置控制系統(tǒng)Amesim仿真；4）蓄能器系統(tǒng)Amesim仿真；5）壓力繼電器系統(tǒng)Amesim仿真。（2）液壓元件計算機仿真案例1）節(jié)流閥和調(diào)速閥模型Amesim仿真；2）溢流閥的Amesim仿真；3）三位四通閥的Amesim仿真；4）插裝閥的Amesim仿真。（3）分組液壓仿真項目任務(wù)分組自選液壓系統(tǒng)、液壓元件進行仿真，并對結(jié)果進行分析。2.重點和難點重點：常見液壓回路的仿真、流量控制閥、壓力控制閥、方向控制閥的HCD模型建立及仿真、比例伺服系統(tǒng)仿真的信號反饋及控制設(shè)置。難點：含壓力繼電器系統(tǒng)仿真、液壓系統(tǒng)仿真參數(shù)合理設(shè)置及分析、液壓元件模型建立及參數(shù)合理設(shè)置。3.教學方法（1）通過軟件上的仿真案例講解，闡明本單元基本知識和方法，豐富學生的知識結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)學生的知識和技能學習的能力；（2）通過案例分析，強調(diào)理論與實踐相結(jié)合，促進學生知識整合，培養(yǎng)學生的理解能力、分析綜合能力和思維創(chuàng)新能力；（3）通過課堂上進行案例練習，強化知識應(yīng)用意識，發(fā)展學生的應(yīng)用能力；（4）通過小組合作學習和完成液壓系統(tǒng)仿真分析項目任務(wù)，發(fā)展學生的合作能力、團結(jié)精神，提升學生的知識運用能力和實踐動手能力；（5）通過課中練習情況了解記錄，及時反應(yīng)學生學習情況，鞏固學生對知識的理解、提升學生的液壓仿真分析水平。4.學生學習預(yù)期成果學生在學完本單元課程后應(yīng)對采用Amesim軟件進行液壓系統(tǒng)仿真的方法、模型創(chuàng)建、子模型選擇、參數(shù)設(shè)置、仿真運行相關(guān)設(shè)置、結(jié)果后處理方法都達到熟練的水平，建立液壓系統(tǒng)仿真分析思維、對液壓系統(tǒng)仿真分析技術(shù)有比較深入的認知，能夠運用文獻及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)資源，綜合運用本課所學知識，進行較復(fù)雜液壓系統(tǒng)的仿真分析和優(yōu)化。5.支撐課程目標（1）講授常見液壓元件和系統(tǒng)分析案例，更多的模型建立方法和分析方法的使用。（知識傳授）（2）以多個液壓系統(tǒng)和元件的仿真案例為主線，探究仿真的模型創(chuàng)建和參數(shù)設(shè)置方法，培養(yǎng)學生分析問題的能力和思維創(chuàng)新能力，鼓勵學生發(fā)現(xiàn)更多分析方法和技巧，培養(yǎng)學生的自主學習能力，培養(yǎng)學生的實際動手能力和知識拓展能力。（能力培養(yǎng)）（3）通過介紹液壓系統(tǒng)仿真領(lǐng)域卓越的工程師和企業(yè)家的經(jīng)歷，進一步培養(yǎng)學生追求卓越的工匠精神及創(chuàng)新意識；通過前沿研究的文獻查閱和學習，激發(fā)學生樹立自主學習和終身學習的意識。通過小組合作的新仿真項目的確定和仿真過程的操作、結(jié)果分析，培養(yǎng)學生們探究精神和團結(jié)合作意識。（價值塑造）（二）課程基本教學內(nèi)容對課程目標的支撐課程教學內(nèi)容教學方法支撐的課程目標學時安排課內(nèi)課外學時比例第一單元液壓系統(tǒng)仿真概述及Amesim介紹、機械系統(tǒng)仿真實例講授法、案例教學、課堂練習及成果提交等活動課程目標1、381：1第二單元液壓系統(tǒng)及元件建模仿真方法講授法、案例教學、專題研討、課堂練習及成提交、課堂測驗等活動課程目標1、2、3161：1第三單元液壓系統(tǒng)及元件仿真實例講授法、案例教學、分組項目任務(wù)、課堂練習及成提交等活動課程目標1、2、381：1合計32五、課程考核及對課程目標的支撐（一）課程考核課程成績構(gòu)成（百分制）課程成績構(gòu)成比例考核環(huán)節(jié)目標分值考核/評價細則平時成績80%作業(yè)（百分制）20本門課程4次仿真練習作業(yè)，主要考核第二單元內(nèi)容，作業(yè)評分的具體標準：按作業(yè)正確率評分，截止期限之后提交，減20分。目標分值=0.2*作業(yè)平均成績階段測驗（百分制）20考核內(nèi)容及評價細則完成液壓系統(tǒng)仿真部分學習后進行一次隨堂測驗，50分組限時，百分制，規(guī)定時間完成規(guī)定系統(tǒng)建模仿真并得到正確分析曲線得滿分目標分值=0.2*階段測驗成績課堂表現(xiàn)（10分制）10考核內(nèi)容及評價細則：考核課堂互動、課上練習的表現(xiàn)，采集不少于4次成績，課堂表現(xiàn)按較差、一般、較好、優(yōu)秀，分別得4分、6分，8分，10分。無故缺勤者不得分，請假或遲到者最多得6分。目標分值=0.1*課堂表現(xiàn)平均成績分組項目任務(wù)（百分制）30考核內(nèi)容及評價細則課下分組完成項目任務(wù)：完成1個較復(fù)雜系統(tǒng)、1個復(fù)合類型液壓元件的仿真分析，各組任務(wù)不同，每個成果模型滿分100分，正確30分，分析曲線正確30分，結(jié)果分析合理20分，創(chuàng)新性10分。目標分值=0.3*分組項目任務(wù)平均成績期末隨堂測驗成績20%知識40考核內(nèi)容：考核2個簡單液壓系統(tǒng)及1個液壓元件仿真模型的建模、仿真及結(jié)果分析?？倳r間110分鐘考試題型：仿