安全生產(chǎn)技術(shù)(第1章)課件

1、第一章機(jī)械安全技術(shù)第一節(jié) 機(jī)械行業(yè)安全概要一、機(jī)械產(chǎn)品主要類別 機(jī)械行業(yè)的主要產(chǎn)品種類（12類）：7/27/20221二、機(jī)械設(shè)備的危險(xiǎn)部位及防護(hù)對(duì)策 (一) 機(jī)械設(shè)備的危險(xiǎn)部位： 機(jī)械設(shè)備可造成碰撞、夾擊、剪刀、卷入等多種傷害。旋轉(zhuǎn)、直線運(yùn)動(dòng)等。7/27/20222(二) 機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)防護(hù)對(duì)策（P3） 安全技術(shù)措施分類： 直接類安全技術(shù)措施：設(shè)計(jì)機(jī)器時(shí)，消除機(jī)器本身的不安全因素； 間接類安全技術(shù)措施：安裝各種安全有效的防護(hù)裝置，克服使用過(guò)程中產(chǎn)生不安全因素； 指導(dǎo)性安全措施：安裝、使用、維修的安全規(guī)定，保證安全作業(yè)。 7/27/202231齒輪嚙合傳動(dòng)的防護(hù) 齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)必須裝置全封閉型的防

2、護(hù)裝置。2皮帶傳動(dòng)機(jī)械的防護(hù)(P3) 皮帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的危險(xiǎn)部分： 皮帶傳動(dòng)裝置的防護(hù)要求：7/27/202243聯(lián)軸器等的防護(hù) 一切突出于軸面而不平滑的物件(鍵、固定螺釘?shù)?均增加了軸的危險(xiǎn)性。聯(lián)軸器上突出的螺釘、銷、鍵等均可能給人們帶來(lái)傷害。 對(duì)聯(lián)軸器的安全要求(P4) 7/27/20225三、機(jī)械傷害類型及預(yù)防對(duì)策 (一) 機(jī)械傷害類型(P4) 一類是機(jī)械危害，包括夾擠、碾壓、剪切等，另一類是非機(jī)械傷害，包括電氣危害、噪聲危害、溫度危害等。 機(jī)械裝置在任何狀態(tài)下都可能發(fā)生危險(xiǎn)： （1）正常工作狀態(tài)。鋒利刀具的運(yùn)轉(zhuǎn)，機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的噪聲、振動(dòng)等。 （2）非正常工作狀態(tài)。故障意外，包括故障狀態(tài)和檢修保

3、養(yǎng)狀態(tài)。如電氣開關(guān)故障，會(huì)產(chǎn)生機(jī)械不能停機(jī)的危險(xiǎn)。 （3）非工作狀態(tài)。機(jī)械停止運(yùn)轉(zhuǎn)處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，如由于環(huán)境照度不夠而導(dǎo)致人員發(fā)生碰撞事故等。 機(jī)械傷害的主要危險(xiǎn)和危害（p45）7/27/20226(二) 機(jī)械傷害預(yù)防對(duì)策1實(shí)現(xiàn)機(jī)械本質(zhì)安全(p 5)2保護(hù)操作者和有關(guān)人員安全(p5)7/27/20227(三) 通用機(jī)械安全設(shè)施的技術(shù)要求(P5-6) 1安全設(shè)施設(shè)計(jì)要素 2機(jī)械安全防護(hù)裝置的一般要求 3對(duì)機(jī)械設(shè)備安全防護(hù)罩的技術(shù)要求 4對(duì)機(jī)械設(shè)備安全防護(hù)網(wǎng)的技術(shù)要求7/27/20228四、機(jī)械安全設(shè)計(jì)與機(jī)器安全裝置（一）本質(zhì)安全 本質(zhì)安全是通過(guò)機(jī)械的設(shè)計(jì)者，在設(shè)計(jì)階段采取措施來(lái)消除機(jī)械危險(xiǎn)的一種

4、機(jī)械安全方法。1.采用本質(zhì)安全技術(shù) 本質(zhì)安全技術(shù)是指利用該技術(shù)進(jìn)行機(jī)械預(yù)定功能的設(shè)計(jì)和制造，不需要采用其他安全防護(hù)措施，就可以在預(yù)定條件下執(zhí)行機(jī)械的預(yù)定功能時(shí)滿足機(jī)械自身的安全要求。2.限制機(jī)械應(yīng)力3.材料和物質(zhì)的安全性 應(yīng)避免采用有毒的材料和物質(zhì)，應(yīng)能避免機(jī)械本身或由于使用某種材料而產(chǎn)生的氣體、液體、粉塵、蒸氣或其他物質(zhì)造成的火災(zāi)和爆炸危險(xiǎn)。7/27/202294.履行安全人機(jī)工程學(xué)原則5.設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的安全原則6.防止氣動(dòng)和液壓系統(tǒng)的危險(xiǎn)：安全閥7.預(yù)防電氣危害：低電壓7/27/202210（二）失效安全 設(shè)計(jì)者應(yīng)該保證當(dāng)機(jī)器發(fā)生故障時(shí)不出危險(xiǎn)。（三）定位安全 把機(jī)器的部件安置到不可能觸及

5、的地點(diǎn)，通過(guò)定位達(dá)到安全。（四）機(jī)器布置 車間合理的機(jī)器安全布局可以使事故明顯減少。7/27/202211（五）機(jī)器安全裝置1.固定安全裝置 防止接觸機(jī)器危險(xiǎn)部件的固定的安全裝置。2.連鎖安全裝置 只有當(dāng)安全裝置關(guān)合時(shí)，機(jī)器才能運(yùn)轉(zhuǎn)；而只有當(dāng)機(jī)器的危險(xiǎn)部件停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，安全裝置才能開啟。3.控制安全裝置 要求機(jī)器能迅速地停止運(yùn)動(dòng)，只有當(dāng)控制裝置完全閉合時(shí)，機(jī)器才能開動(dòng)。7/27/2022124.自動(dòng)安全裝置 自動(dòng)安全裝置的機(jī)制是把暴露在危險(xiǎn)中的人體從危險(xiǎn)區(qū)域中移開。它僅能使用在有足夠的時(shí)間來(lái)完成這樣的動(dòng)作，僅限于在低速運(yùn)動(dòng)的機(jī)器上采用。5.隔離安全裝置 是一種阻止身體的任何部分靠近危險(xiǎn)區(qū)域的設(shè)施

6、，例如固定的柵欄等。6.可調(diào)安全裝置7/27/2022137.自動(dòng)調(diào)節(jié)安全裝置 由于工件的運(yùn)動(dòng)而自動(dòng)開啟，當(dāng)操作完畢后又回到關(guān)閉的狀態(tài)。8.跳閘安全裝置 在操作到危險(xiǎn)點(diǎn)之前，自動(dòng)使機(jī)器停止或反向運(yùn)動(dòng)。9.雙手控制安全裝置 這種裝置迫使操縱者要用兩只手來(lái)操縱控制器。7/27/202214五、機(jī)械制造場(chǎng)所安全技術(shù) (P9-11) (一) 采光 (二) 通道 - 廠區(qū)主干道和車間安全通道 (三) 設(shè)備布局 (四) 物料堆放 (五) 地面狀態(tài)7/27/202215第二節(jié)、金屬切削機(jī)床及砂輪機(jī)安全技術(shù)主要內(nèi)容：從第二節(jié)到第六節(jié)介紹5因素、5技術(shù)一、金屬切削機(jī)床的危險(xiǎn)因素1機(jī)床的危險(xiǎn)因素(p11) 2機(jī)床

7、常見事故(p11) 7/27/202216二、金屬切削機(jī)床的安全技術(shù)措施1. 機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)常見的異?，F(xiàn)象(6點(diǎn), P11-12) 溫升異常、轉(zhuǎn)速異常、振動(dòng)和噪聲過(guò)大、輸入輸出參數(shù)異常。出現(xiàn)撞擊聲、機(jī)床內(nèi)部缺陷種種現(xiàn)象，都是事故的前兆和隱患。 2. 運(yùn)動(dòng)機(jī)械中易損件的故障檢測(cè)(p12)3. 金屬切削機(jī)床常見危險(xiǎn)因素的控制措施(8點(diǎn)，p12)三、 砂輪機(jī)的安全技術(shù)要求（P13-14）使用砂輪機(jī)的安全要求1.禁止側(cè)面磨削。2.不準(zhǔn)正面操作。3.不準(zhǔn)共同操作，2人共用1臺(tái)砂輪機(jī)嚴(yán)格禁止。 7/27/202217第三節(jié) 沖壓（剪）機(jī)械安全技術(shù)(P14-16)一、沖壓作業(yè)的危險(xiǎn)因素（4點(diǎn)P14）二、 沖壓作業(yè)

8、安全技術(shù)（3點(diǎn)P14-15）三、沖壓作業(yè)的機(jī)械化和自動(dòng)化（P15-16） 7/27/202218四、 剪板機(jī)安全技術(shù)措施 類型： 平剪 滾剪 震動(dòng)剪 機(jī)械傳動(dòng)：剪切厚度小于10mm的剪板機(jī) 液壓傳動(dòng)：大于10mm的剪板機(jī) 操作剪板機(jī)時(shí)應(yīng)注意:(5點(diǎn),P16)7/27/202219第四節(jié)、木工機(jī)械安全技術(shù)一、 木工機(jī)械危險(xiǎn)有害因素（5點(diǎn)，P16-17）二、木工機(jī)械安全技術(shù)措施1.按照有輪必有罩、有軸必有套和鋸片有罩、鋸條有套，對(duì)各種木工機(jī)械配置相應(yīng)的安全防護(hù)裝置。2.應(yīng)配置與其機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)相連接的消聲、吸塵或通風(fēng)裝置，以消除或減輕職業(yè)危害。3.木工機(jī)械的刀軸與電器應(yīng)有安全聯(lián)控裝置。4.采用安全送料裝

9、置或設(shè)置分離刀，防反彈安全屏護(hù)裝置5.專門設(shè)置遇事故需緊急停機(jī)的安全控制裝置7/27/202220第五節(jié) 鑄造安全技術(shù)鑄造作為一種金屬熱加工工藝, 將熔融金屬澆注、壓射或吸入鑄型型腔中, 待其凝固后而得到一定形狀和性能鑄件的方法。鑄造作業(yè)一般按造型方法來(lái)分類, 習(xí)慣上分為普通砂型鑄造和特種鑄造。7/27/202221一、鑄造作業(yè)危險(xiǎn)有害因素1.火災(zāi)及爆炸紅熱的鑄件、飛濺鐵水等一旦遇到易燃易爆物品, 極易引發(fā)火災(zāi)和爆炸事故。2.灼燙澆注時(shí)稍有不慎, 就可能被熔融金屬燙傷；經(jīng)過(guò)熔煉爐時(shí), 可能被飛濺的鐵水燙傷；經(jīng)過(guò)高溫鑄件時(shí), 也可能被燙傷。3.機(jī)械傷害鑄造作業(yè)過(guò)程中, 機(jī)械設(shè)備、工具或工件的非正

10、常選擇和使用, 人的違章操作等, 都可導(dǎo)致機(jī)械傷害。如造型機(jī)壓傷, 設(shè)備修理時(shí)誤啟動(dòng)導(dǎo)致砸傷、碰傷。4.高處墜落由于工作環(huán)境惡劣、照明不良, 加上車間設(shè)備立體交叉, 維護(hù)、檢修和使用時(shí), 易從高處墜落。5.塵毒危害在型砂、芯砂運(yùn)輸、加工過(guò)程中, 打箱、落砂及鑄件清理中, 都會(huì)使作業(yè)地區(qū)產(chǎn)生大量的粉塵, 因接觸粉塵、有害物質(zhì)等因素易引起職業(yè)病。6.噪聲振動(dòng)在鑄造車間使用的震實(shí)造型機(jī)、鑄件打箱時(shí)使用的震動(dòng)器, 以及在鑄件清理工序中，利用風(fēng)動(dòng)工具清鏟毛刺, 利用滾筒清理鑄件等都會(huì)產(chǎn)生大量噪聲和強(qiáng)烈的振動(dòng)。7.高溫和熱輻射鑄造生產(chǎn)在熔化、澆鑄、落砂工序中都會(huì)散發(fā)出大量的熱量, 在夏季車間溫度會(huì)達(dá)到40

11、 或更高, 鑄件和熔煉爐對(duì)工作人員健康或工作極為不利。7/27/202222二、鑄造作業(yè)安全技術(shù)措施由于鑄造車間的工傷事故遠(yuǎn)較其他車間為多, 因此, 需從多方面采取安全技術(shù)措施。 ( 一 )工藝要求1.工藝布置應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)工藝水平、設(shè)備特點(diǎn)、廠區(qū)場(chǎng)地和廠房條件等, 結(jié)合防塵防毒技術(shù)綜合考慮工藝設(shè)備和生產(chǎn)流程的布局。7/27/2022232.工藝設(shè)備凡產(chǎn)生粉塵污染的定型鑄造設(shè)備 ( 如混砂機(jī)、篩砂機(jī)、帶式運(yùn)輸機(jī)等 ), 制造廠應(yīng)配置密閉罩, 非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)附有防塵設(shè)施。型砂準(zhǔn)備及砂的處理應(yīng)密閉化、機(jī)械化。輸送散料狀干物料的帶式運(yùn)輸機(jī)應(yīng)設(shè)封閉罩?；焐安灰瞬捎脫P(yáng)塵大的爬式翻斗加料機(jī)和外置式定量器

12、, 宜采用帶稱量裝置的密閉混砂機(jī)。爐料準(zhǔn)備的稱量、送料及加料應(yīng)采用機(jī)械化裝置。3.工藝方法在采用新工藝、新材料時(shí), 應(yīng)防止產(chǎn)生新污染。沖天爐熔煉不宜加螢石。應(yīng)改進(jìn)各種加熱爐窯的結(jié)構(gòu)、燃料和燃燒方法, 以減少煙塵污染?；赜脽嵘皯?yīng)進(jìn)行降溫去灰處理。4.工藝操作（P20-21）在工藝可能的條件下, 宜采用濕法作業(yè)。落砂、打磨、切割等操作條件較差的場(chǎng)合，宜采用機(jī)械手遙控隔離作業(yè)。7/27/202224( 二 ) 建筑要求鑄造車間應(yīng)安排在高溫車間、動(dòng)力車間的建筑群內(nèi), 建在廠區(qū)其他不釋放有害物質(zhì)的生產(chǎn)建筑的下風(fēng)側(cè)。廠房主要朝向宜南北向。廠房平面布置應(yīng)在滿足產(chǎn)量和工藝流程的前提下同建筑、結(jié)構(gòu)和防塵等要求綜

13、合考慮。鑄造車間四周應(yīng)有一定的綠化帶。鑄造車間除設(shè)計(jì)有局部通風(fēng)裝置外, 還應(yīng)利用天窗排風(fēng)或設(shè)置屋頂通風(fēng)器。熔化、澆注區(qū)和落砂、清理區(qū)應(yīng)設(shè)避風(fēng)天窗。有橋式起重設(shè)備的邊跨, 宜在適當(dāng)高度位置設(shè)置能啟 闊的窗扇。( 三 )除塵7/27/202225第六節(jié) 鍛造安全技術(shù)一、鍛造的特點(diǎn)（7點(diǎn)，P22-23）二、鍛造的危險(xiǎn)有害因素（2點(diǎn)，P23）三、鍛造的安全技術(shù)措施（12點(diǎn)，P23-24）7/27/202226第七節(jié)安全人機(jī)工程基本知識(shí)主要內(nèi)容：安全人機(jī)工程的定義，研究?jī)?nèi)容，人機(jī)系統(tǒng)的類型，機(jī)械設(shè)計(jì)本質(zhì)安全。一、定義與研究?jī)?nèi)容(一)安全人機(jī)工程的定義安全人機(jī)工程是運(yùn)用人機(jī)工程學(xué)的理論和方法研究“人-機(jī)-

14、環(huán)境”系統(tǒng)，并使三者在安全的基礎(chǔ)上達(dá)到最佳匹配，以確保系統(tǒng)高效、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的一門綜合性的科學(xué)。7/27/202227 (二)安全人機(jī)工程的主要研究?jī)?nèi)容 安全人機(jī)工程在所研究的諸多因素中，主要是研究人與機(jī)器的關(guān)系，主要內(nèi)容包括如下4個(gè)方面： 分析機(jī)械設(shè)備及設(shè)施在生產(chǎn)過(guò)程中存在的不安全因素，并有針對(duì)性地進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)、維修性設(shè)計(jì)、安全裝置設(shè)計(jì)、安全啟動(dòng)和安全操作設(shè)計(jì)及安全維修設(shè)計(jì)等 研究人的生理和心理特性，分析研究人和機(jī)器各自的功能特點(diǎn)，進(jìn)行合理的功能分配，以構(gòu)成不同類型的最佳人機(jī)系統(tǒng)。 研究人與機(jī)器相互接觸、相互聯(lián)系的人機(jī)界面中信息傳遞的安全問(wèn)題。 7/27/202228 分析人機(jī)系統(tǒng)的可靠性，建

15、立人機(jī)系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)原則，據(jù)此設(shè)計(jì)出經(jīng)濟(jì)、合理以及可靠性高的人機(jī)系統(tǒng)。在人機(jī)系統(tǒng)中人始終起著核心和主導(dǎo)作用，機(jī)器起著安全可靠的保證作用。解決安全問(wèn)題的根本是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的機(jī)械化和自動(dòng)化，讓工業(yè)機(jī)器人代替人的部分危險(xiǎn)操作，從根本上將人從危險(xiǎn)作業(yè)環(huán)境中徹底解脫出來(lái)，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)。 7/27/202229（三）人機(jī)系統(tǒng)的類型 人機(jī)系統(tǒng)主要有兩類，一類為機(jī)械化、半機(jī)械化控制的人機(jī)系統(tǒng)；一類為全自動(dòng)化控制的人機(jī)系統(tǒng)。機(jī)械化、半機(jī)械化控制的人機(jī)系統(tǒng)，人機(jī)共體，或機(jī)為主體，系統(tǒng)的動(dòng)力源由機(jī)器提供，人在系統(tǒng)中主要充當(dāng)生產(chǎn)過(guò)程的操作者與控制者，即控制器主要由人來(lái)操作。在控制系統(tǒng)中設(shè)置監(jiān)控裝置，如果人操作失誤，機(jī)

16、器會(huì)拒絕執(zhí)行或提出警告。在全自動(dòng)化控制的人機(jī)系統(tǒng)中，以機(jī)為主體，機(jī)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)完全依賴于閉環(huán)系統(tǒng)的機(jī)器自身的控制，人只是一個(gè)監(jiān)視者和管理者，監(jiān)視自動(dòng)化機(jī)器的工作。只有在自動(dòng)控制系統(tǒng)出現(xiàn)差錯(cuò)時(shí)，人才進(jìn)行干預(yù)，采取相應(yīng)的措施。 7/27/202230二、機(jī)械設(shè)計(jì)本質(zhì)安全（P25-26） （一）機(jī)械設(shè)計(jì)本質(zhì)安全的定義機(jī)械設(shè)計(jì)本質(zhì)安全是指機(jī)械的設(shè)計(jì)者，在設(shè)計(jì)階段采取措施來(lái)消除安全隱患的一種機(jī)械安全方法。包括在設(shè)計(jì)中排除危險(xiǎn)部件，減少或避免在危險(xiǎn)區(qū)處理工作需求，提供自動(dòng)反饋設(shè)備并使運(yùn)動(dòng)的部件處于密封狀態(tài)之中等。 7/27/202231（二）機(jī)械失效安全 機(jī)械設(shè)計(jì)者應(yīng)該在設(shè)計(jì)中考慮到當(dāng)發(fā)生故障時(shí)不出危險(xiǎn)。

17、這一類裝置包括操作限制開關(guān)，限制不應(yīng)該發(fā)生的沖擊及運(yùn)動(dòng)的預(yù)設(shè)制動(dòng)裝置，設(shè)置把手和預(yù)防下落的裝置，失效安全的限電開關(guān)等。 7/27/202232（三）機(jī)械部件的定位安全 把機(jī)械的部件安置到不可能觸及的地點(diǎn)，通過(guò)定位達(dá)到安全的目的。設(shè)計(jì)者必須考慮到人在正常情況下不會(huì)觸及到部件，而在某些情況下可能會(huì)接觸到，例如登著梯子對(duì)機(jī)械進(jìn)行維修等情況。 7/27/202233（四）機(jī)器的安全布置 在車間內(nèi)對(duì)機(jī)器進(jìn)行合理的安全布局，可以使事故明顯減少，布局時(shí)要考慮如下因素： 空間：便于操作、管理、維護(hù)、調(diào)試和清潔。 照明：包括工作場(chǎng)所的通用照明（自然光及人工照明，但要防止眩目）和為操作機(jī)器而需的照明。 管、線布置

18、：不要妨礙在機(jī)器附近的安全出入、避免磕絆，有足夠的上部空間。保證維修時(shí)人員的出入安全。 7/27/202234第八節(jié) 人的特性主要內(nèi)容：人體的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)測(cè)量，測(cè)量數(shù)據(jù)的運(yùn)用準(zhǔn)則。人的生理因素包括：感覺(jué)器官（視覺(jué)、聽覺(jué)）、機(jī)能特性（反應(yīng)時(shí)間）、形態(tài)特性（人體特征參數(shù)）、生理節(jié)奏、疲勞等；人的心理因素包括：心理過(guò)程（認(rèn)識(shí)與情感意志）、個(gè)性心理（能力、性格、氣質(zhì)與需要、動(dòng)機(jī)）7/27/202235一、人體測(cè)量為了使各種與人有關(guān)的機(jī)械、設(shè)備、產(chǎn)品等能夠在安全的前提下高效工作, 就須實(shí)現(xiàn) 人機(jī)的最優(yōu)結(jié)合, 并使人在使用時(shí)處于安全、舒適的狀態(tài)和無(wú)害、宜人的環(huán)境之中；現(xiàn)代設(shè)計(jì)就必須充分考慮人體的各種人機(jī)學(xué)參

19、數(shù)。( 一 )人體尺寸測(cè)量基礎(chǔ) （P26-28）7/27/202236( 二 )靜態(tài)測(cè)量1.靜態(tài)測(cè)量方法人體尺寸的靜態(tài)測(cè)量屬于傳統(tǒng)的測(cè)量方法, 用途很廣。靜態(tài)人體測(cè)量可采取不同的姿 勢(shì), 主要有立姿、坐姿、跪姿和臥姿等幾種。制作衣服時(shí)人體尺寸的測(cè)量是常見的人體靜態(tài)測(cè)量的方法, 這種測(cè)量是在被測(cè)量者靜態(tài)地站著或坐著的姿勢(shì)下進(jìn)行的。靜態(tài)測(cè)量數(shù)據(jù) 是動(dòng)態(tài)測(cè)量的基礎(chǔ), 是設(shè)計(jì)人機(jī)系統(tǒng)不可缺少的參數(shù)。2.影響人體測(cè)量數(shù)據(jù)的因素（P30-31）7/27/202237( 三 )動(dòng)態(tài)測(cè)量 1.活動(dòng)空間要完成一項(xiàng)非常簡(jiǎn)單的任務(wù), 人體也需要某些部位運(yùn)動(dòng), 這就要求有足夠的空間, 即活動(dòng)空間。人在勞動(dòng)或運(yùn)動(dòng)時(shí),

20、人體空間位置與尺寸時(shí)刻在變化, 這種變化是動(dòng)態(tài)變化。 動(dòng)態(tài)測(cè)量就是測(cè)定人體動(dòng)態(tài)變化時(shí)的數(shù)值。靜態(tài)測(cè)量的數(shù)據(jù), 雖可解決許多產(chǎn)品設(shè)計(jì)問(wèn) 題, 但人在勞動(dòng)時(shí), 姿勢(shì)和體位會(huì)頻繁變化, 就需用動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行衡量。活動(dòng)空間的分配依賴于許多因素：使用的人群, 任務(wù), 衣物, 設(shè)備及作業(yè)性質(zhì)等。所以一般沒(méi)有固定的規(guī)則或模式。例如, 一名消防隊(duì)員在特定寬度的通道攀梯時(shí), 就要考慮 他的衣服的不同、攜帶設(shè)備的不同, 以及通道內(nèi)是否還有另外的物體, 如燈、其他儀器。 在不同的情境要求下, 需要不同尺寸的活動(dòng)空間。7/27/2022382.伸展域（P31-32）人在各種狀況下工作時(shí)都需要有足夠的活動(dòng)空間。在工作中人

21、常取站、坐、跪等作業(yè)姿勢(shì)；立姿時(shí)人的活動(dòng)空間不僅取決于身體的尺寸, 而且也取決于保持身體平衡的微小平衡動(dòng)作和肌肉。人在站立并保持腳的站立面不變時(shí), 手臂的活動(dòng)空間用舒適伸展域來(lái)表示。7/27/202239( 四 ) 人體測(cè)量數(shù)據(jù)的運(yùn)用準(zhǔn)則 在運(yùn)用人體測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí), 應(yīng)遵循以下幾個(gè)準(zhǔn)則:1.最大最小準(zhǔn)則。該準(zhǔn)則要求根據(jù)具體設(shè)計(jì)目的選用最小或最大人體參數(shù)。如人體身高常用于通道和門的最小高度設(shè)計(jì), 為盡可能使所有人(99%以上)通過(guò)時(shí)不致發(fā)生撞頭事件, 通道和門的最小高度設(shè)計(jì)應(yīng)使用高百分位身高數(shù)據(jù)；而操作力設(shè)計(jì)則應(yīng)按最小操縱力準(zhǔn)則設(shè)計(jì)。2.可調(diào)性準(zhǔn)則。對(duì)與健康安全關(guān)系密切或減輕作業(yè)疲勞的設(shè)計(jì)應(yīng)

22、遵循可調(diào)性準(zhǔn)則, 在使用對(duì)象群體的5%-95%可調(diào)。如汽車座椅應(yīng)在高度、靠背傾角、前后距離等尺度方向上可調(diào)。7/27/2022403.平均準(zhǔn)則。雖然平均這個(gè)概念在有關(guān)人使用的產(chǎn)品、用具設(shè)計(jì)中不太合理, 但諸如門拉手高、錘子和刀的手柄等, 常用平均值進(jìn)行設(shè)計(jì)更合理。同理, 對(duì)于肘部平放高度設(shè)計(jì)數(shù)而言, 由于主要是能使手臂得到舒適的休息, 故選用第50百分位數(shù)據(jù)較合理, 對(duì) 于中國(guó)人而言, 這個(gè)高度在1427.9cm之間。4.使用最新人體數(shù)據(jù)準(zhǔn)則。所有國(guó)家的人體尺度都會(huì)隨著年代、社會(huì)經(jīng)濟(jì)的變化而不同。因此, 應(yīng)使用最新的人體數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。5.地域性準(zhǔn)則。一個(gè)國(guó)家的人體參數(shù)與地理區(qū)域分布、民族等因素

23、有關(guān), 設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮實(shí)際服務(wù)的區(qū)域和民族分布等因素。7/27/2022416.功能修正與最小心理空間相結(jié)合準(zhǔn)則。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)公布的有關(guān)人體數(shù)據(jù)是在裸體或穿單薄內(nèi)衣的條件下測(cè)得的, 測(cè)量時(shí)不穿鞋。而設(shè)計(jì)中所涉及的人體尺度是在穿衣服、穿鞋甚至戴帽條件下的人體尺寸。因此, 考慮有關(guān)人體尺寸時(shí), 必須給衣服、鞋、帽留下適當(dāng)?shù)挠嗔? 也就是應(yīng)在人體尺寸上增加適當(dāng)?shù)闹b修正量。所有這些修正量總計(jì)為功能修正量。于是, 產(chǎn)品的最小功能尺寸可由下式 確定： SminRf 式中：Smin最小功能尺寸； R 第百分位人體尺寸數(shù)據(jù)； f 功能修正量。7/27/202242功能修正量隨產(chǎn)品不同而異, 通常為正值, 但有時(shí)

24、也可能為負(fù)值。通常用實(shí)驗(yàn)方法求 得功能修正量, 但也可以通過(guò)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)獲得。另外, 為了克服人們心理上產(chǎn)生的“空間壓抑感”、“高度恐懼感”等心理感受, 或者為了滿足人們“求美”、“求奇”等心理需求, 在產(chǎn)品最小功能尺寸上常附加一項(xiàng)增量,稱為心理修正量?？紤]了心理修正量的產(chǎn)品功能尺寸稱為最佳功能尺寸, 可表示為： SopmRfp式中：Sopm最小功能尺寸； R 第百分位人體尺寸數(shù)據(jù)； f 功能修正量； p 心理修正量。心理修正量可用實(shí)驗(yàn)方法司求的, 一般是通過(guò)被試者主觀評(píng)價(jià)表的評(píng)分結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分 析求得心理修正量。7/27/202243二、人的生理特性（一）人的感覺(jué)與感覺(jué)器官 1視覺(jué) 常見的幾種視

25、覺(jué)現(xiàn)象 視覺(jué)損傷與視覺(jué)疲勞 視覺(jué)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律7/27/2022442聽覺(jué)聽覺(jué)的功能有分辨聲音的高低和強(qiáng)弱，還可以判斷環(huán)境中聲源的方向和遠(yuǎn)近。 聽覺(jué)特性 聽覺(jué)的掩蔽3人的感覺(jué)與反應(yīng)（P36）人們?cè)诓倏v機(jī)械或觀察識(shí)別事物時(shí)，從開始操縱、觀察、識(shí)別到采取動(dòng)作，存在一個(gè)感知時(shí)間過(guò)程，即存在一段反應(yīng)時(shí)間。 7/27/202245 反應(yīng)時(shí)間 反應(yīng)時(shí)間是指人從機(jī)器或外界獲得信息，經(jīng)過(guò)大腦加工分析發(fā)出指令到運(yùn)動(dòng)器官開始執(zhí)行動(dòng)作所需的時(shí)間。反應(yīng)時(shí)間是從包括感覺(jué)反應(yīng)時(shí)間（從信息開始刺激到感覺(jué)器官有感覺(jué)所用時(shí)間）到開始動(dòng)作所用時(shí)間（信息加工、決策、發(fā)令開始執(zhí)行所用時(shí)間）的總和。由于人的生理心理因素的限制，人對(duì)刺激的反

26、應(yīng)速度是有限的。一般條件下，反應(yīng)時(shí)問(wèn)約為0.10.5 s。對(duì)于復(fù)雜的選擇性反應(yīng)時(shí)間達(dá)13 s，要進(jìn)行復(fù)雜判斷和認(rèn)識(shí)的反應(yīng)時(shí)間平均達(dá)35 s，具體的帶有判別的反應(yīng)時(shí)間t可用下式求得： 7/27/202246 t = k log2 (n+1) 式中，k為常數(shù)；n為等概率出現(xiàn)的選擇對(duì)象數(shù)；(n+1)是考慮判明是否出現(xiàn)刺激。 為了保證安全作業(yè)，一方面在機(jī)器設(shè)計(jì)中，應(yīng)使操縱速度低于人的反應(yīng)速度。另一方面應(yīng)設(shè)法提高人的反應(yīng)速度。 7/27/202247 減少反應(yīng)時(shí)間的途徑 一般來(lái)說(shuō)，機(jī)器設(shè)備的情況、信息的強(qiáng)弱和信息狀況等外界條件是影響反映時(shí)間的重要因素；而機(jī)器的外觀造型和操縱機(jī)構(gòu)是否適宜于人的操作要求，以

27、及操作者的生物力學(xué)特性等，則是直接影響動(dòng)作時(shí)間的重要因素。 7/27/202248 合理地選擇感知類型。比較各類感覺(jué)的反應(yīng)時(shí)間，發(fā)現(xiàn)聽覺(jué)和知覺(jué)反應(yīng)時(shí)間最短，約0.10.2s，其次是觸覺(jué)和視覺(jué)。所以在設(shè)計(jì)各類機(jī)器時(shí)，應(yīng)根據(jù)操縱控制情況，合理選擇感覺(jué)通道，盡量選用反應(yīng)時(shí)間短的通道去控制和調(diào)節(jié)機(jī)器。 適應(yīng)人的生理心理要求，按人機(jī)工程學(xué)原則設(shè)計(jì)機(jī)器。 操作者操作技術(shù)的熟練程度直接影響反應(yīng)速度，應(yīng)通過(guò)訓(xùn)練來(lái)提高人的反應(yīng)速度。 7/27/202249(二)人體的特征參數(shù)（P3640）1.人體特性參數(shù)與產(chǎn)品設(shè)計(jì)和操縱機(jī)器有關(guān)的人體特性參數(shù)很多，歸納起來(lái)有如下4類： 靜態(tài)參數(shù)靜態(tài)參數(shù)是指人體在靜止?fàn)顟B(tài)下測(cè)得的

28、形態(tài)參數(shù)，也稱人體的基本尺度，如人體高度及各部分長(zhǎng)度尺寸。 動(dòng)態(tài)參數(shù)動(dòng)態(tài)參數(shù)是指在人體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，人體的動(dòng)作范圍，主要包括肢體的活動(dòng)角度和肢體所能達(dá)到的距離等兩方面的參數(shù)。如手臂、腿腳活動(dòng)時(shí)測(cè)得的參數(shù)。 7/27/202250 生理學(xué)參數(shù)生理學(xué)參數(shù)主要是指有關(guān)的人體各種活動(dòng)和工作引起的生理變化，反映人在活動(dòng)和工作時(shí)負(fù)荷大小的參數(shù)， 包括人體耗氧量、心臟跳動(dòng)頻率、呼吸頻率及人體表面積和體積等。 生物力學(xué)參數(shù)生物力學(xué)參數(shù)主要指人體各部分（如手掌、前臂、上臂、軀干（包括頭、頸）、大腿和小腿、腳等）出力大小的參數(shù)，如握力、拉力、推力、推舉力、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等。 7/27/2022512.人體勞動(dòng)強(qiáng)度參數(shù)（P

29、3640）人體的能量代謝耗氧量（單位L/min）心率F（單位min-1）人的勞動(dòng)強(qiáng)度7/27/202252(三) 疲勞 1. 疲勞的定義疲勞分為肌肉疲勞 ( 或稱體力疲勞 ) 和精神疲勞 ( 或稱腦力疲勞 ) 兩種。肌肉疲勞是指過(guò)度緊張的肌肉局部出現(xiàn)酸痛現(xiàn)象, 一般只涉及大腦皮層的局部區(qū)域。而精神疲勞則與中樞神經(jīng)活動(dòng)有關(guān), 它是一種彌散的、不愿意再作任何活動(dòng)和懶惰的感覺(jué), 意味著肌體迫切需要休息。 7/27/2022532疲勞產(chǎn)生的原因及消除途徑 (1)疲勞的原因。勞動(dòng)過(guò)程中，人體承受了肉體或精神上的負(fù)荷，受工作負(fù)荷的影響產(chǎn)生負(fù)擔(dān)，負(fù)擔(dān)隨時(shí)間推移，不斷地積累就將引發(fā)疲勞。歸結(jié)起來(lái)疲勞有兩個(gè)方面

30、的主要原因。 1)工作條件因素。泛指一切對(duì)勞動(dòng)者的勞動(dòng)過(guò)程產(chǎn)生影響的工作環(huán)境。 勞動(dòng)制度和生產(chǎn)組織不合理。如作業(yè)時(shí)間過(guò)久、強(qiáng)度過(guò)大、速度過(guò)快、體位欠佳等。 機(jī)器設(shè)備和工具條件差，設(shè)計(jì)不良。如控制器、顯示器不適合于人的心理及生理要求。 工作環(huán)境很差。如照明欠佳，噪聲太強(qiáng)，振動(dòng)、高溫、高濕以及空氣污染等。7/27/2022542)作業(yè)者本身的因素。作業(yè)者因素包括作業(yè)者的熟練程度、操作技巧、身體素質(zhì)及對(duì)工作的適應(yīng)性，營(yíng)養(yǎng)、年齡、休息、生活條件以及勞動(dòng)情緒等。這里，大多數(shù)影響因素都會(huì)帶來(lái)生理疲勞，但是機(jī)體疲勞與主觀疲勞感未必同時(shí)發(fā)生，有時(shí)機(jī)體尚未進(jìn)入疲勞狀態(tài)，卻出現(xiàn)了主觀疲勞感。如對(duì)工作缺乏興趣時(shí)常常

31、如此。有時(shí)機(jī)體早已疲勞卻無(wú)疲勞感，如出于對(duì)工作具有高度責(zé)任感、特殊愛好或急中生智的情境之中時(shí)。造成心理疲勞的誘因主要有： 7/27/202255勞動(dòng)效果不佳。在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)沒(méi)有取得滿意的成果，會(huì)引發(fā)心理疲勞。勞動(dòng)內(nèi)容單調(diào)。作業(yè)動(dòng)作單一、乏味，不能引起作業(yè)者的興趣。如流水線上分工過(guò)細(xì)的專門操作，顯示器前的監(jiān)視工作等。勞動(dòng)環(huán)境缺少安全感。涉及技術(shù)方面的安全防護(hù)設(shè)施和職業(yè)的穩(wěn)定性，以及不適的督導(dǎo)和過(guò)分的暗示，造成心理壓力與精神負(fù)擔(dān)。勞動(dòng)技能不熟練。當(dāng)工作任務(wù)的繁復(fù)程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了勞動(dòng)者能力水平。困難大，負(fù)擔(dān)重，壓力大，力不能負(fù)時(shí)，也易產(chǎn)生心理疲勞。勞動(dòng)者本人的思維方式及行為方式導(dǎo)致的精神狀態(tài)欠佳、人際

32、關(guān)系不好，上下級(jí)關(guān)系緊張，以及家庭生活的不順等都可能引起心理疲勞。7/27/202256 消除疲勞的途徑消除疲勞的途徑歸納起來(lái)有以下幾方面：在進(jìn)行顯示器和控制器設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮人的生理心理因素； 通過(guò)改變操作內(nèi)容、播放音樂(lè)等手段克服單調(diào)乏味的作業(yè)；改善工作環(huán)境, 科學(xué)地安排環(huán)境色彩、環(huán)境裝飾及作業(yè)場(chǎng)所布局，合理的溫濕度，充足的光照等；避免超負(fù)荷的體力或腦力勞動(dòng)，合理安排作息時(shí)間，注意勞逸結(jié)合等。3.疲勞的測(cè)定（P41）4.單調(diào)作業(yè)與輪班作業(yè)（P41-43）7/27/202257三、人的心理特性（P4345） （一）能力（二）性格（三）氣質(zhì)（四）需要與動(dòng)機(jī)（五）情緒與情感（六）意志 7/27/2

33、02258第九節(jié) 機(jī)械的特性 主要內(nèi)容：機(jī)械安全的定義及特性，機(jī)械設(shè)備故障診斷技術(shù)。機(jī)械的可靠性度量指標(biāo)，可靠性設(shè)計(jì)，維修性設(shè)計(jì)一、機(jī)械安全的定義及特性（P45-46）（一）機(jī)械安全定義（二）機(jī)械安全的特性7/27/202259現(xiàn)代機(jī)械安全應(yīng)具有以下幾方面的特性：1. 系統(tǒng)性現(xiàn)代機(jī)械的安全應(yīng)建立在心理、信息、控制、可靠性、失效分析、環(huán)境學(xué)、勞動(dòng)衛(wèi)生、計(jì)算機(jī)等科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)上, 并綜合與系統(tǒng)地運(yùn)用這些科學(xué)技術(shù)。2. 防護(hù)性通過(guò)對(duì)機(jī)械危險(xiǎn)的智能化設(shè)計(jì)，應(yīng)使機(jī)器在整個(gè)壽命周期內(nèi)發(fā)揮預(yù)定功能，包括誤操作時(shí), 其機(jī)器和人身均是安全的, 使人對(duì)勞動(dòng)環(huán)境、勞動(dòng)內(nèi)容和主動(dòng)地位的提高得到不斷改善。 7/27/20

34、22603. 友善性機(jī)械安全設(shè)計(jì)涉及到人和人所控制的機(jī)器, 它在人與機(jī)器之間建立起一套滿足人的生理特性、心理特性, 充分發(fā)揮人的功能的、提高人機(jī)系統(tǒng)效率的安全系統(tǒng), 在設(shè)計(jì)中通過(guò)減少操作者的緊張和體力來(lái)提高安全性, 并以此改善機(jī)器的操作性能和提高其可靠性。4. 整體性現(xiàn)代機(jī)械的安全設(shè)計(jì)必須全面、系統(tǒng)地對(duì)導(dǎo)致危險(xiǎn)的因素進(jìn)行定性、定量分析和評(píng)價(jià), 整體尋求降低風(fēng)險(xiǎn)的最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。 7/27/202261二、機(jī)械設(shè)備故障診斷技術(shù)（P4648）( 一 ) 機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷模型故障診斷是研究機(jī)械設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)變化的信息, 進(jìn)而識(shí)別、預(yù)測(cè)和監(jiān)視機(jī)械運(yùn)行狀態(tài)的技術(shù)方法。 在設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷中,

35、 設(shè)備的狀態(tài)向量是設(shè)備異?；蚬收闲畔⒌闹匾d體，是設(shè)備故障診斷的客觀依據(jù)，所以及時(shí)而正確地掌握狀態(tài)向量是進(jìn)行診斷的先決條件，為此就要用傳感器或其他檢測(cè)手段進(jìn)行狀態(tài)信號(hào)的監(jiān)測(cè)。 7/27/202262( 二 ) 故障診斷的基本流程及實(shí)施步驟 故障診斷包括診斷文檔建立和診斷實(shí)施兩大部分。診斷實(shí)施過(guò)程是故障診斷的中心工作，它可以細(xì)分為4 個(gè)基本步驟:(1) 信號(hào)檢測(cè)。按不同診斷目的選擇最能表征設(shè)備狀態(tài)的信號(hào), 對(duì)該類信號(hào)進(jìn)行全面地檢測(cè), 并將其匯集在一起, 形成一個(gè)設(shè)備工作狀態(tài)信號(hào)子集, 該子集稱為初始模式向量。(2) 特征提取 ( 或稱信號(hào)處理 ) 。將初始模式向量進(jìn)行維數(shù)變換、形式變換, 去掉冗

36、余信息, 提取故障特征, 形成待檢模式。(3) 狀態(tài)識(shí)別。將待檢模式與樣板模式 ( 故障檔案)對(duì)比, 進(jìn)行狀態(tài)分類。(4) 診斷決策。根據(jù)判別結(jié)果采取相應(yīng)的對(duì)策。對(duì)策主要是指對(duì)設(shè)備及其工作進(jìn)行必要的預(yù)測(cè)和干預(yù)。 7/27/202263(三) 故障診斷技術(shù)（P47-48）故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測(cè)的技術(shù)包括振動(dòng)信號(hào)的檢測(cè)與分析等5點(diǎn)內(nèi)容。 7/27/202264三、機(jī)械的可靠性設(shè)計(jì)與維修性設(shè)計(jì)（一）可靠性定義及其度量指標(biāo)（P4849）1.可靠性定義所謂可靠性是指系統(tǒng)或產(chǎn)品在規(guī)定的條件和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力。這里所說(shuō)的規(guī)定條件包括所處的環(huán)境條件、使用條件、維修條件。規(guī)定時(shí)間是指產(chǎn)品的可靠性與使

37、用時(shí)間的長(zhǎng)短有密切關(guān)系，可靠性是時(shí)間的函數(shù)。7/27/2022652.可靠性度量指標(biāo)可靠度可靠度數(shù)值應(yīng)根據(jù)具體產(chǎn)品的要求來(lái)確定, 一般原則是根據(jù)故障發(fā)生后導(dǎo)致事故的后果和經(jīng)濟(jì)損失而定。7/27/202266故障率 ( 或失效率)故障率是指工作到 t 時(shí)刻尚未發(fā)生故障的產(chǎn)品, 在該時(shí)刻后單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生故障的概率。故障率也是時(shí)間的函數(shù), 記為（t），稱為故障率函數(shù)。產(chǎn)品在其整個(gè)壽命期間內(nèi)各個(gè)時(shí)期的故障率是不同的, 其故障率隨時(shí)間變化的曲線稱為壽命的曲線, 也稱浴盆曲線。 7/27/202267 平均壽命 ( 或平均無(wú)故障工作時(shí)間)對(duì)非維修產(chǎn)品稱平均壽命, 其觀測(cè)值為產(chǎn)品發(fā)生失效前的平均工作時(shí)間,

38、或所有試驗(yàn)產(chǎn)品都觀察到壽命終了時(shí)，它們壽命的算術(shù)平均值對(duì)于維修產(chǎn)品來(lái)說(shuō), 稱平均無(wú)故障工作時(shí)間或平均故障問(wèn)隔時(shí)間, 其觀測(cè)值等于在使用壽命周期內(nèi)的某段觀察期間累積工作時(shí) 間與發(fā)生故障次數(shù)之比。 7/27/202268 維修度 維修度是指維修產(chǎn)品發(fā)生故障后, 在規(guī)定條件 ( 備件貯備、維修工具、維修方法及維修技術(shù)水平等 ) 和規(guī)定時(shí)間內(nèi)能修復(fù)的概率, 它是維修時(shí)間 r 的函數(shù), 用 M（z）表示, 稱為維修度函數(shù)。 有效度 狹義可靠度 R(t) 與維修度 M ( ) 的綜合稱為有效度, 也稱廣義可靠度。其定義是, 對(duì)維修產(chǎn)品, 在規(guī)定的條件下使用, 在規(guī)定維修條件下修理, 在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)具有或維

39、持其規(guī)定功能處于正常狀態(tài)的概率。 7/27/202269（二）維修性設(shè)計(jì) （P49-50）1. 維修及維修性所謂維修是指使產(chǎn)品保持在正常使用和運(yùn)行狀態(tài), 以及為排除故障或缺陷所采取的一切措施, 包括設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的維護(hù)保養(yǎng)、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷以及故障檢修、調(diào)整和最后的驗(yàn)收試驗(yàn)等直至恢復(fù)正常運(yùn)行等一系列工作。簡(jiǎn)言之, 為保持或恢復(fù)產(chǎn)品規(guī)定功能采取的技術(shù)措施叫做維修。維修性是指對(duì)故障產(chǎn)品修復(fù)的難易程度, 即在規(guī)定條件和規(guī)定時(shí)間內(nèi), 完成某種產(chǎn)品維修任務(wù)的難易程度。 7/27/2022702. 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的維修性設(shè)計(jì)維修性設(shè)計(jì)是指產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí), 設(shè)計(jì)師應(yīng)從維修的觀點(diǎn)出發(fā), 保證當(dāng)產(chǎn)品一旦出故障, 能

40、容易地發(fā)現(xiàn)故障, 易拆、易檢修、易安裝, 即可維修度要高。維修度是產(chǎn)品的固有性質(zhì),它屬于產(chǎn)品固有可靠性的指標(biāo)之一。維修度的高低直接影響產(chǎn)品的維修工時(shí)、維修費(fèi)用, 影響產(chǎn)品的利用率。維修性設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的主要問(wèn)題有可達(dá)性、零組部件的標(biāo)準(zhǔn)化和互換性、維修人員的安全等內(nèi)容。 7/27/2022713.可靠性設(shè)計(jì)與維修性設(shè)計(jì)的關(guān)系可靠性設(shè)計(jì)和維修性設(shè)計(jì)是從不同的角度來(lái)保證產(chǎn)品的可靠性。前者著重從保證產(chǎn)品的工作性能出發(fā), 力求不出故障或少出故障, 是解決本質(zhì)安全問(wèn)題, 在方案設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì)階段就設(shè)法消除危險(xiǎn)與有害因素；后者則是從維修的角度考慮, 一旦產(chǎn)品發(fā)生故障, 其本身就能自動(dòng)及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障, 并且顯示

41、故障或發(fā)出警報(bào)信號(hào), 并能自動(dòng)排除故障或中止故障。 7/27/202272第十節(jié) 人機(jī)作業(yè)環(huán)境一、光環(huán)境（P50-52）（一）光的度量（二）照明對(duì)作業(yè)的影響二、色彩環(huán)境（P52-53）（一）顏色的特性（二）色彩對(duì)人的影響7/27/202273三、微氣候環(huán)境（P53-57） (一)構(gòu)成微氣候的要素及相互聯(lián)系 1空氣溫度 空氣溫度是評(píng)價(jià)熱環(huán)境的主要指標(biāo)，它分為舒適溫度和允許溫度。 舒適溫度是指人的主觀感覺(jué)舒適的溫度或指人體生理上的適宜溫度。常用的是以人主觀感覺(jué)到舒適的溫度作為舒適溫度。生理學(xué)上對(duì)舒適溫度規(guī)定為，人坐著休息、穿薄衣、無(wú)強(qiáng)迫熱對(duì)流，在通常地球引力和海平面的氣壓條件下，未經(jīng)熱習(xí)服(也稱為

42、熱適應(yīng)，指人長(zhǎng)期在高溫下生活和工作，相應(yīng)習(xí)慣熱環(huán)境)的人所感到的舒適溫度。按照這一規(guī)定，舒適溫度應(yīng)在(213)范圍內(nèi)。7/27/202274允許溫度通常是指基本上不影響人的工作效率、身心健康和安全的溫度范圍。其溫度范圍一般是舒適溫度(35)。對(duì)人的工作效率有影響的低溫，通常是在10以下。低溫對(duì)人體最普遍的傷害是凍傷。除此之外，人體還會(huì)出現(xiàn)一系列的低溫癥狀。首先出現(xiàn)的是心跳加快、顫抖等現(xiàn)象，接著出現(xiàn)頭痛等不適反應(yīng)。當(dāng)人體的深部溫度降到27以下時(shí)，人即瀕臨死亡。在低溫下工作所消耗的體力，通常比在常溫環(huán)境下要高。工作效率在人體不能保持體溫時(shí)才起變化。低溫對(duì)人的工作效率的影響最敏感的是手指的精細(xì)操作。

43、7/27/2022752空氣濕度 空氣的干濕程度即空氣濕度。濕度有絕對(duì)濕度和相對(duì)濕度兩種。作業(yè)環(huán)境的濕度通常采用相對(duì)濕度來(lái)表示。相對(duì)濕度在80以上稱為高氣濕，低于30稱為低氣濕。空氣相對(duì)濕度對(duì)人體的熱平衡和溫?zé)岣杏兄卮笞饔?，特別是在高溫或低溫的條件下，高氣濕對(duì)人體的作用就更明顯。高溫高濕時(shí)，人體散熱更加困難；低溫高濕下人會(huì)感到更加陰冷。一般情況下，相對(duì)濕度在3070時(shí)感到舒適。 7/27/202276 3氣流速度 氣流主要是在溫度差形成的熱壓力作用下產(chǎn)生的。氣流速度通常以米每秒表示。據(jù)測(cè)定，在室外的舒適溫度范圍內(nèi)，一般氣流速度為015 ms時(shí)，人即可感到空氣新鮮。在室內(nèi)，即使溫度適宜，由于空氣

44、流動(dòng)速度小，也會(huì)有沉悶感。 7/27/202277 4熱輻射 熱輻射包括太陽(yáng)輻射和人體與其周圍環(huán)境之間的輻射。任何兩種不同溫度的物體之間都有熱輻射存在，它不受空氣影響，直至兩物體的溫度相平衡為止。當(dāng)物體溫度高于人體皮膚溫度時(shí)，熱量從物體向人體輻射而使人體受熱，稱為正輻射；相反，熱量從人體向物體輻射時(shí)，稱為負(fù)輻射。人體對(duì)負(fù)輻射不很敏感，往往一時(shí)感覺(jué)不到，會(huì)因負(fù)輻射散失大量熱量而受涼。但負(fù)輻射有利于人體散熱，在防暑降溫上有一定意義。7/27/202278溫度、濕度、風(fēng)速和熱輻射對(duì)人體的影響有時(shí)可以相互替代，某一條件的變化對(duì)人體的影響，可由另一條件的變化所補(bǔ)償。例如，人體受熱輻射所獲得的熱量可以被低

45、氣溫抵消，當(dāng)氣溫增高時(shí)，若氣流速度加大，會(huì)使人體散熱增加，從而使人并不感到酷熱難耐。低溫、高濕使人體散熱增加，導(dǎo)致凍傷；高溫、高濕使人體喪失蒸發(fā)散熱機(jī)能，導(dǎo)致熱疲勞乃至中暑。微氣候?qū)θ说挠绊懯怯善錁?gòu)成因素共同作用而產(chǎn)生的，所以，實(shí)踐中必須綜合評(píng)價(jià)微氣候的這些種類的條件。7/27/202279(二)人體對(duì)微氣候環(huán)境的感受與評(píng)價(jià) 1人體的熱交換與平衡 2人體對(duì)微氣候環(huán)境的主觀感覺(jué) 衡量微氣候環(huán)境的舒適程度是相當(dāng)困難的，不同的人有不同的估價(jià)。一般認(rèn)為，“舒適”有兩種含義，一種是指主觀感到的舒適；另一種是指人體生理上的適宜度。比較常用的是以人的主觀感覺(jué)作為標(biāo)準(zhǔn)的舒適度。人的工作效率與所處環(huán)境舒適度感受

46、通常為正相關(guān)。(1)舒適的溫度。人主觀感到舒適的溫度與許多因素有關(guān)，從客觀環(huán)境來(lái)看，濕度越大，風(fēng)速越小，則舒適溫度偏低；反之則偏高。從主觀條件看，體質(zhì)、年齡、性別、服裝、勞動(dòng)強(qiáng)度、熱習(xí)服等均對(duì)舒適溫度有重要影響。7/27/202280(2)舒適的濕度。舒適的濕度一般為4060。濕度在70以上為高氣濕，在30以下為低氣濕。在不同的空氣濕度下，人的感覺(jué)不同，溫度越高，高濕度的空氣對(duì)人的感覺(jué)和工作效率的消極影響越大。據(jù)舒伯特和希爾經(jīng)過(guò)大量的研究證明，室內(nèi)空氣濕度()與室內(nèi)氣溫t()的關(guān)系為： =18872t (122t26) 例如室溫t=20時(shí)，濕度最好是=1887220=44，即44。(3)舒適的

47、風(fēng)速。在工作人數(shù)不多的房間里，空氣的最佳速度為03 ms；而在擁擠的房間里為04 ms。室內(nèi)溫度和濕度很高時(shí)，空氣流速最好是l2ms。 7/27/2022813微氣候環(huán)境的綜合評(píng)價(jià) 研究微氣候環(huán)境對(duì)人體的影響，不能僅考慮其中某個(gè)因素，因?yàn)槿诉M(jìn)入作業(yè)場(chǎng)所時(shí)，要受溫度、濕度、風(fēng)速和熱輻射等多種因素的綜合影響。因此，要綜合評(píng)價(jià)微氣候環(huán)境。目前，評(píng)價(jià)微氣候環(huán)境有四種方法或指標(biāo)。 (三)微氣候環(huán)境對(duì)人體的影響7/27/202282第十一節(jié) 人機(jī)系統(tǒng)一、人機(jī)信息及能量交換系統(tǒng)模型人機(jī)系統(tǒng)的任何活動(dòng)實(shí)質(zhì)上是信息及能量的傳遞和交換。人機(jī)之間在進(jìn)行信息及能量的傳遞和交換中, 首先是人的感覺(jué)器官 ( 眼、耳等 )

48、 從顯示裝置上感受到機(jī)器及環(huán)境作用 于人的信息, 經(jīng)大腦中樞神經(jīng)的綜合、分析、判斷做出決策, 然后命令運(yùn)動(dòng)器官 ( 手或腳 ) 向機(jī)器的控制器發(fā)出控制信息, 即操縱機(jī)器相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu) ( 手柄或按鈕等 ) 完成各種相虛的運(yùn)動(dòng)機(jī)能 ( 移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng) ), 且將控制的效果反映在顯示器上, 構(gòu)成一個(gè)信息及能量傳遞的閉環(huán)系統(tǒng)。到此, 人機(jī)系統(tǒng)完成了一次功能循環(huán)。 7/27/202283二、人機(jī)功能分配（P5860） 在人機(jī)系統(tǒng)中 , 人與機(jī)完成各自的功能 , 只有二者合理配合 , 協(xié)調(diào)一致 , 才能使人機(jī) 系統(tǒng)達(dá)到最佳效果。為此 , 需要深入了解和研究人機(jī)各自的特征 , 進(jìn)行比較 , 揚(yáng)長(zhǎng)避短 , 充分

49、發(fā)揮各自的特長(zhǎng)。( 一 ) 人在人機(jī)系統(tǒng)中的主要功能人在人機(jī)系統(tǒng)中主要有 3 種功能: 7/27/202284(1) 傳感功能。通過(guò)人體感覺(jué)器官的看、聽、摸等感知外界環(huán)境的剌激信息, 如物體、事件、機(jī)器、顯示器、環(huán)境或工作過(guò)程等, 將這些刺激信息作為輸入傳遞給人的中樞神經(jīng)。(2) 信息處理功能。大腦對(duì)感知的信息進(jìn)行檢索、加工、判斷、評(píng)價(jià), 然后做出決策。 (3) 操縱功能。將信息處理的結(jié)果作為指令, 指揮人的行動(dòng), 即人對(duì)外界的刺激作出反應(yīng), 如操縱控制器、使用工具、處理材料等, 最后達(dá)到人的預(yù)期目的, 如機(jī)器被開動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)、零件被加工成形、機(jī)器的故障已被排除、缺陷零件已被修復(fù)或者更換等。 7/2

50、7/202285( 二 ) 人機(jī)特性的比較人體本身就是一部復(fù)雜的、特殊的機(jī)器。人與機(jī)器的特性包括許多內(nèi)容, 但就從人機(jī)系統(tǒng)中信息及能量的接受、傳遞、轉(zhuǎn)換過(guò)程來(lái)講, 我們可以歸納為以下 4 個(gè)方面來(lái)比較, 即信息感受、信息處理和決策、操作反應(yīng)、工作能力等。人優(yōu)于機(jī)器的能力主要有：信號(hào)檢測(cè)、圖像識(shí)別、靈活性、隨機(jī)應(yīng)變、歸納、推理、判斷、創(chuàng)造性等；機(jī)械優(yōu)于人的能力主要有反應(yīng)、操作速度快，精確性高，輸出功率大，耐久力強(qiáng)，重復(fù)性好，短期記憶，能同時(shí)完成多種操作、演繹推理以及能在惡劣環(huán)境下工作等。7/27/202286（三）人機(jī)功能分配原則人機(jī)功能合理分配的原則：笨重的、快速的、持久的、可靠性高的、精度高

51、的、規(guī)律性的、單調(diào)的、高價(jià)運(yùn)算的、操作復(fù)雜的、環(huán)境條件差的工作適合機(jī)器來(lái)做。研究、決策、指令和程序的編排、檢查、維修、故障處理及應(yīng)付不測(cè)等工作，適合于人來(lái)承擔(dān)。7/27/202287三、人機(jī)系統(tǒng)可靠性計(jì)算（P6063）（一）系統(tǒng)中人的可靠性計(jì)算式中：a1輸入可靠度，考慮感知信號(hào)及其意義，時(shí)有失誤； a2判斷可靠度，考慮進(jìn)行判斷時(shí)失誤； a3輸出可靠度，考慮輸出信息時(shí)運(yùn)動(dòng)器官執(zhí)行失誤，如按錯(cuò)開關(guān)；7/27/202288式中 r(t)連續(xù)性操作人的基本可靠度； t 連續(xù)工作時(shí)間； l(t)t時(shí)間內(nèi)人的差錯(cuò)率。7/27/202289式中 N總動(dòng)作次數(shù)； n失敗動(dòng)作次數(shù)； p概率符號(hào)。7/27/202

52、290式中 b1作業(yè)時(shí)間系數(shù)；b2 作業(yè)操作頻率系數(shù)；b3 作業(yè)危險(xiǎn)度系數(shù)；b4 作業(yè)生理和心理?xiàng)l件系數(shù)；b5作業(yè)環(huán)境條件系數(shù)；(1-r) 作業(yè)的基本失效概率或基本不可靠度。7/27/202291（二）人機(jī)系統(tǒng)的可靠性計(jì)算式中 RS人機(jī)系統(tǒng)可靠度； RH人的操作可靠度； RM機(jī)器設(shè)備可靠度。7/27/2022921. 兩人監(jiān)控人機(jī)系統(tǒng)的可靠度(1) 異常狀況時(shí)，相當(dāng)于兩人并聯(lián)，可靠度比一人控制的系統(tǒng)增大了，這時(shí)操作者切斷電源的可靠度為 RHb( 正確操作的概率 )： 7/27/202293RHb =1-（1-R1）(1-R2) (2) 正常狀況時(shí)，相當(dāng)于兩人串聯(lián)，可靠度比一人控制的系統(tǒng)減小了，

53、即產(chǎn)生誤操作的概率增大了，操作者不切斷電源的可靠度為RHc 險(xiǎn) ( 不產(chǎn)生誤動(dòng)作的概率 ):RHc= R1R2從監(jiān)視的角度考慮，首要問(wèn)題是避免異常狀況時(shí)的危險(xiǎn), 即保證異常狀況時(shí)切斷電源的可靠度, 而提高正常狀況下不誤操作的可靠度則是次要的, 因此這個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)是可行的。所以兩人監(jiān)控的人機(jī)系統(tǒng)的可靠度 Rsr 為 : 7/27/202294異常情況時(shí), Rsr =1 一 (1-R1)(1-R2)RM正常情況時(shí), Rsr = RHcRM = R1R2RM 7/27/2022952. 多人表決的冗余人機(jī)系統(tǒng)可靠度 上述兩人監(jiān)控作業(yè)是單純的并聯(lián)系統(tǒng), 所以正常操作和誤操作兩種概率都增加了, 而由多數(shù)人

54、表決的人機(jī)系統(tǒng)就可以避免這種情況。若由幾個(gè)人構(gòu)成控制系統(tǒng), 當(dāng)其中 f 個(gè)人的控制工作同時(shí)失誤時(shí), 系統(tǒng)才會(huì)失敗, 我們稱這樣的系統(tǒng)為多數(shù)人表決的冗余人機(jī)系統(tǒng)。設(shè)每個(gè)人的可靠度均為 R, 則系統(tǒng)全體人員的操作可靠度 RHn 為 : r-1RHn = Cn（1R） R1 i=0 7/27/202296式中Cn一n 個(gè)人中有 i 個(gè)人同意時(shí)事件數(shù), Cn = n! / i! (n- I)! , 且規(guī)定Cn =1。多數(shù)人表決的冗余人機(jī)系統(tǒng)可靠度的計(jì)算公式為: r-1RHn = Cn（1R） R1 RM i=0 7/27/202297 3. 控制器監(jiān)控的冗余人機(jī)系統(tǒng)可靠度設(shè)監(jiān)控器的可靠度為 RMK,

55、則人機(jī)系統(tǒng)的可靠度 Rsk 為 : Rsk = 1-(1-RMKRH)(1- RH) RM 4. 自動(dòng)控制冗余人機(jī)系統(tǒng)可靠度設(shè)自動(dòng)控制系統(tǒng)的可靠度為 RMz , 則人機(jī)系統(tǒng)的可靠度 Rsz 為: Rsz = 1- (1- RMz RH)(1- RMz ) RM 7/27/202298四、人機(jī)系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)基本原則 （P6364）1. 系統(tǒng)的整體可靠性原則從人機(jī)系統(tǒng)的整體可靠性出發(fā), 合理確定人與機(jī)器的功能分配, 從而設(shè)計(jì)出經(jīng)濟(jì)可靠的人機(jī)系統(tǒng)。一般情況下, 機(jī)器的可靠性高于人的可靠性, 實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化, 就可將人從機(jī)器的危險(xiǎn)點(diǎn)和危險(xiǎn)環(huán)境中解脫出來(lái), 從根本上提高了人機(jī)系統(tǒng)可靠性。7/2

56、7/2022992. 高可靠性組成單元要素原則系統(tǒng)要采用經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)的、高可靠性單元要素來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。3. 具有安全系數(shù)的設(shè)計(jì)原則由于負(fù)荷條件和環(huán)境因素隨時(shí)間而變化, 所以可靠性也是隨時(shí)間變化的函數(shù), 并且隨時(shí)間的增加, 可靠性在降低。因此, 設(shè)計(jì)的可靠性和有關(guān)參數(shù)應(yīng)具有一定的安全系數(shù)。7/27/20221004. 高可靠性方式原則為提高可靠性, 宜采用冗余設(shè)計(jì)、故障安全裝置、自動(dòng)保險(xiǎn)裝置等高可靠度結(jié)構(gòu)組合方式。(1) 系統(tǒng)“自動(dòng)保險(xiǎn)”裝置。自動(dòng)保險(xiǎn), 就是即使是外行不懂業(yè)務(wù)的人或不熟練的人進(jìn)行操作, 也能保證安全, 不受傷害或不出故障。這是機(jī)器設(shè)備設(shè)計(jì)和裝置設(shè)計(jì)的根本性指導(dǎo)思想, 是本質(zhì)安全化追求

57、的目標(biāo)。要通過(guò)不斷完善結(jié)構(gòu), 盡可能地接近這個(gè)目標(biāo)。7/27/2022101(2) 系統(tǒng)“故障安全”結(jié)構(gòu)。故障安全, 就是即使個(gè)別零部件發(fā)生故障或失效, 系統(tǒng)性能不變, 仍能可靠工作。系統(tǒng)安全常常是以正常的準(zhǔn)確的完成規(guī)定功能為前提。可是, 由于組成零件產(chǎn)生故障而引起誤動(dòng)作, 常常導(dǎo)致重大事故發(fā)生。為達(dá)到功能準(zhǔn)確性, 采用保險(xiǎn)結(jié)構(gòu)方法可保證系統(tǒng)的可靠性。7/27/2022102從系統(tǒng)控制的功能方面來(lái)看, 故障安全結(jié)構(gòu)有以下幾種: 消極被動(dòng)式。組成單元發(fā)生故障時(shí), 機(jī)器變?yōu)橥Ｖ範(fàn)顟B(tài)。 積極主動(dòng)式。組成單元發(fā)生故障時(shí), 機(jī)器一面報(bào)警, 一面還能短時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)。 運(yùn)行操作式。即使組成單元發(fā)生故障, 機(jī)器也能

58、運(yùn)行到下次的定期檢查。 通常在產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)中, 大多為消極被動(dòng)式結(jié)構(gòu)。 7/27/20221035. 標(biāo)準(zhǔn)化原則為減少故障環(huán)節(jié), 應(yīng)盡可能簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu), 盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)構(gòu)和方式。6. 高維修度原則為便于檢修故障, 且在發(fā)生故障時(shí)易于快速修復(fù), 同時(shí)為考慮經(jīng)濟(jì)性和備用方便, 應(yīng)采用零件標(biāo)準(zhǔn)化、部件通用化、設(shè)備系列化的產(chǎn)品。7. 事先進(jìn)行試驗(yàn)和進(jìn)行評(píng)價(jià)的原則對(duì)于缺乏實(shí)踐考驗(yàn)和實(shí)用經(jīng)驗(yàn)的材料和方法, 必須事先進(jìn)行試驗(yàn)和科學(xué)評(píng)價(jià), 然后再根據(jù)其可靠性和安全性而選用。7/27/20221048. 預(yù)測(cè)和預(yù)防的原則要事先對(duì)系統(tǒng)及其組成要素的可靠性和安全性進(jìn)行預(yù)測(cè)。對(duì)已發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題加以必要的改善, 對(duì)易于發(fā)生故障或事故的薄弱環(huán)節(jié)和部位也要事先制定預(yù)防措施和應(yīng)變措施。9. 人機(jī)工程學(xué)原則從正確處理人一機(jī)一環(huán)境的合理關(guān)系出發(fā), 采用人類易于使用并且差錯(cuò)較少的方式。 10. 技術(shù)經(jīng)濟(jì)性原則不僅要考慮可靠性和安全性, 還必須考慮系統(tǒng)的質(zhì)量因素和輸出功能指標(biāo)。其中