機(jī)械設(shè)備結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)重點(diǎn)分析

11/11維修性設(shè)計(jì)【大綱考試內(nèi)容要求】：1、熟悉維修性設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)備結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)要點(diǎn)。2、了解人機(jī)信息與能量交換系統(tǒng)模型，人的可靠性分析。3、熟悉人機(jī)系統(tǒng)、人機(jī)功能分配?！窘滩膬?nèi)容】：四、維修性設(shè)計(jì)(一)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)刻內(nèi)，完成某種產(chǎn)品維修任務(wù)的難易程度。(二)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)動(dòng)身，保證當(dāng)產(chǎn)品一旦出故障，能容易地發(fā)覺故障，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。維修度的高低直接阻礙產(chǎn)品的維修工時(shí)、維修費(fèi)用，阻礙產(chǎn)品的利用率。下面就維修性設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的要緊問題做簡(jiǎn)要介紹。1．可達(dá)性所謂可達(dá)性是指檢修人員接近產(chǎn)品故障部位進(jìn)行檢查、修理操作、插人工具和更換零件等維修作業(yè)的難易程度。可達(dá)性設(shè)計(jì)應(yīng)從以下3方面考慮：1)安裝場(chǎng)所的可達(dá)性檢修人員在從事檢修作業(yè)，如拆裝故障零件時(shí)，需要有一個(gè)足夠的檢修活動(dòng)空間，使維修人員能夠在舒服的姿態(tài)下進(jìn)行維修作業(yè)，如“坐”、“蹲”、“跪”、“躺”等作業(yè)姿勢(shì)。2)設(shè)備外部的可達(dá)性復(fù)雜產(chǎn)品往往是由幾個(gè)部件或單元組成，而這些部件或單元裝在一個(gè)箱體或殼體內(nèi)，為了裝入或取出這些部件或單元，或檢查及觀看它們的工作狀況需要在箱體或殼體壁上開口，設(shè)計(jì)時(shí)就需要考慮開口部分的結(jié)構(gòu)(有面板、蓋或門)及其固定方式，做到既可靠，又易打開。3)設(shè)備內(nèi)部的可達(dá)性從易檢查易維修的角度動(dòng)身，在設(shè)計(jì)內(nèi)部零件時(shí)，要考慮其結(jié)構(gòu)形狀，考慮各零組部件之間的合理布局和安裝空間等。2．零組部件的標(biāo)準(zhǔn)化與互換性產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)力求選用標(biāo)準(zhǔn)件，以提高互換性，這將會(huì)給產(chǎn)品的使用維修帶來(lái)專門大方便。因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)化零件質(zhì)量有保證，品種和規(guī)格大大減少，因此就能夠減少備件庫(kù)存和資金積壓，既能保證供應(yīng)，又簡(jiǎn)化治理。3．維修人員的安全產(chǎn)品在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)除考慮操作工人的安全外，還必須考慮維修人員的安全，而這后一項(xiàng)工作往往最容易被人們忽視。(三)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)品的工作性能動(dòng)身，力求不出故障或少出故障，是解決本質(zhì)安全問題，在方案設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)期就設(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)覺故障，同時(shí)顯示故障或發(fā)出警報(bào)信號(hào)，并能自動(dòng)排除故障或中止故障的擴(kuò)展。人機(jī)系統(tǒng)第五節(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，首先是人的感受器官(眼、耳等)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、推斷做出決策，然后命令運(yùn)動(dòng)器官(手或腳)向機(jī)器的操縱器發(fā)出操縱信息，即操縱機(jī)器相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)(手柄或按鈕等)完成各種相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)機(jī)能(移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng))，且將操縱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)，如圖4—7所示。

圖4-7

人機(jī)系統(tǒng)模型在那個(gè)循環(huán)過(guò)程中，人機(jī)系統(tǒng)完成了人所希望的功能，達(dá)到人的預(yù)期目的。

二、人機(jī)系統(tǒng)

在人機(jī)系統(tǒng)中，人與機(jī)器為完成一定功能，各自發(fā)揮自己的作用，又必須相互聯(lián)系，相互配合，二者之間有著相互依存、相互阻礙、又相互制約的關(guān)系，而且這些關(guān)系隨系統(tǒng)自動(dòng)化程度的變化而變化。

為了取得人機(jī)系統(tǒng)的最佳效果，對(duì)人和機(jī)分不提出“人適應(yīng)于機(jī)”、“機(jī)適宜于人”的不同要求，即“人適機(jī)”與“機(jī)宜人”。所謂“機(jī)宜人”是指機(jī)器作為人從事生產(chǎn)和生活活動(dòng)的工具，要求設(shè)計(jì)、制造出來(lái)的機(jī)器應(yīng)盡量滿足使用者的體格、生理、心理等條件的要求，做到顯示的信息便于同意、推斷，操縱系統(tǒng)的尺寸、力度、位置、結(jié)構(gòu)、形式等均應(yīng)適合操作者的生理要求，工具、器具及用品等的使用得心應(yīng)手，人所處的作業(yè)空間安全舒適，達(dá)到有利于人的身心健康，有利于發(fā)揮勞動(dòng)者的效能和效率。

人適機(jī)是指使人去適應(yīng)機(jī)器的要求。機(jī)器的結(jié)構(gòu)決定了其客觀的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，其操作環(huán)境也會(huì)因各種因素在時(shí)刻和空間上受到某種限制，如經(jīng)濟(jì)上的可行性、技術(shù)上的可能性、機(jī)器本身性能要求的條件以及使用機(jī)器時(shí)的外界環(huán)境條件(如高溫、高壓作業(yè))等。為了適應(yīng)機(jī)器的這些情況，就需要對(duì)人的因素予以限制，對(duì)人進(jìn)行教育、訓(xùn)練，同時(shí)盡量發(fā)揮人的因素，利用有一定可塑性這一特點(diǎn)。

在人機(jī)系統(tǒng)中，機(jī)宜人與人適機(jī)是相對(duì)的。機(jī)適宜于人是以人的因素為條件的，而人的因素是比較復(fù)雜的，而且是變化的，有的是隨時(shí)代的進(jìn)步而變化，有的是因時(shí)、因地、因性不、因年齡等不同而變化；人的因素有的可量化，有的則難以準(zhǔn)確量化。機(jī)器本身也在不斷進(jìn)展，自動(dòng)化程度越來(lái)越高，操縱系統(tǒng)智能化，因此機(jī)適宜于人的程度也在不斷提高。而人適應(yīng)于機(jī)的程度是有限的，因?yàn)楸M管人的因素有一定的可塑性，然而怎么講有一定的限度。解決的方法是通過(guò)學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，提高人的文化和技術(shù)素養(yǎng)，或采取必要的輔助措施(如使用勞保用品等)去適應(yīng)機(jī)器的要求。

三、人機(jī)功能分配

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，充分發(fā)揮各自的特長(zhǎng)。

．

(一)人在人機(jī)系統(tǒng)中的要緊功能

人在人機(jī)系統(tǒng)中要緊有3種功能：

(1)傳感功能。通過(guò)人體感受器官的看、聽、摸等感知外界環(huán)境的刺激信息，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、推斷、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)，如操縱操縱器、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。

(二)人機(jī)特性的比較

人體本身確實(shí)是一部復(fù)雜的、專門的機(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)中信息及能量的同意、傳遞、轉(zhuǎn)換過(guò)程來(lái)講，我們能夠歸納為以下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，詳見表4—2。

由表4—2可見，人優(yōu)于機(jī)器的能力要緊有：信號(hào)檢測(cè)、圖像識(shí)不、靈活性、隨機(jī)應(yīng)變、歸納、推理、推斷、制造性等；機(jī)器優(yōu)于人的能力要緊有反應(yīng)、操作速度快，精確性高，輸

表4—2

人與機(jī)器的特性比較能力種類

人

的

特

性

機(jī)器的特性信息感受①感受范圍有限②能感受微小刺激，敏感性高，絕對(duì)域低③對(duì)刺激反應(yīng)時(shí)刻較長(zhǎng)，最小值為200ms④能在高噪聲環(huán)境下檢出需要的信號(hào)⑤抗干擾性低，有主觀傾向性⑥識(shí)不圖形的能力強(qiáng)⑦能閱讀和同意口頭指令，靈活性專門強(qiáng)⑧同意信息只能單通道①能在人不能感受的領(lǐng)域里工作，在感受范圍外(紅外線、超聲波、電磁波等)工作②沒有像人那樣低的感受閾限，敏感性比人低⑧反應(yīng)時(shí)刻可達(dá)微秒級(jí)④較難檢出噪聲掩蓋下的信號(hào)⑤抗干擾性高，重復(fù)性好⑥識(shí)不圖形的能力弱⑦學(xué)習(xí)能力較低，靈活性專門差⑧能夠多通道同時(shí)同意信息信息處理與決策①計(jì)算速度慢，易出差錯(cuò)②能實(shí)現(xiàn)大容量的、長(zhǎng)期的經(jīng)歷，并能實(shí)現(xiàn)同時(shí)和幾個(gè)對(duì)象聯(lián)系，但短時(shí)經(jīng)歷相對(duì)較差③有隨機(jī)應(yīng)變的能力，可利用不同的方法達(dá)到相同的目的④有歸納思維的能力，但不易得到戰(zhàn)略的最佳效果⑤有制造能力，對(duì)尚未接觸的事物可誘發(fā)進(jìn)入決策⑥能處理完全出乎預(yù)料之外的緊急事件，適應(yīng)性強(qiáng)，有一定的預(yù)測(cè)能力⑦難以監(jiān)控偶然發(fā)生的事件①計(jì)算速度快，且準(zhǔn)確、重復(fù)性好，但可不能修正錯(cuò)誤②能進(jìn)行大容量短期的數(shù)據(jù)經(jīng)歷和取出③無(wú)隨機(jī)應(yīng)變的能力，但對(duì)常規(guī)重復(fù)機(jī)能有專門高的可靠性④只能理解特定的事物，但能用程序使事件得到最佳方案⑤沒有自發(fā)的制造推理能力，只能作出是與否的簡(jiǎn)單決策⑥只能處理已知的事件，適應(yīng)性弱，預(yù)測(cè)能力有專門大的局限性⑦監(jiān)控能力強(qiáng)操作能力①超周密重復(fù)操作差，可靠性較低②能夠進(jìn)行復(fù)雜的藝術(shù)性工作，有從經(jīng)驗(yàn)中發(fā)覺規(guī)律、利用經(jīng)驗(yàn)改變操作的能力⑧易疲勞，對(duì)簡(jiǎn)單的重復(fù)動(dòng)作厭煩，不能容忍長(zhǎng)時(shí)刻、大負(fù)荷的操作④輸出功率有限，效率低，但能做精細(xì)調(diào)整⑤通用性強(qiáng)⑥要求環(huán)境舒適，但對(duì)特定的環(huán)境能專門快適應(yīng)①能連續(xù)進(jìn)行超周密重復(fù)操作和按程序進(jìn)行常規(guī)操作，可靠性較高②只能進(jìn)行特定的工作，不能利用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)③不疲勞，可不厭其煩地重復(fù)簡(jiǎn)單或復(fù)雜動(dòng)作，能勝任長(zhǎng)時(shí)刻、大負(fù)荷的操作④輸出功率可大可小，效率高，但較難進(jìn)行精細(xì)調(diào)整⑤缺乏通用性，有的只能專用⑥可在惡劣環(huán)境下工作，但不能隨意改變工作條件工作能力①短期內(nèi)可在超負(fù)荷下堅(jiān)持工作，但耐久性差，易疲勞②技術(shù)水平、熟練程度、生理狀態(tài)、心理狀態(tài)等的不穩(wěn)定性均會(huì)阻礙可靠性①耐久性好，維持保養(yǎng)良好時(shí)，可長(zhǎng)期使用②在保證設(shè)計(jì)質(zhì)量、材料、加工質(zhì)量等情況下，一般比人可靠

出功率大，耐久力強(qiáng)，重復(fù)性好，短期經(jīng)歷，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。

(三)人機(jī)功能分配原則

依照人機(jī)特性的比較，為了充分發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)，人機(jī)功能合理分配的原則應(yīng)該是：笨重的、快速的、持久的、可靠性高的、精度高的、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，適合于機(jī)器來(lái)做；而研究、制造、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)。

【例題】人優(yōu)于機(jī)器的能力要緊有：（）A.信號(hào)檢測(cè)能力強(qiáng)

B、精確性高

C、圖像識(shí)不能力強(qiáng)D、反應(yīng)、操作速度快

E、隨機(jī)應(yīng)變能力強(qiáng)【答案】ABE一、單選題:1、（）是指檢修人員接近產(chǎn)品故障部位進(jìn)行檢查、修理操作、插入工具和更換零件等維修作業(yè)的難易程度。A.維修性B.操作性C.可靠性D.維修可達(dá)性ABCD你的答案：標(biāo)準(zhǔn)答案：d本題分?jǐn)?shù)：21.43分，你答題的情況為錯(cuò)誤因此你的得分為0分解析：二、多選題:2、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的維修性設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的要緊問題是（）。A.維修可達(dá)性B.免維修性C.機(jī)器自修復(fù)性D.零組部件的標(biāo)準(zhǔn)化與互換性E.維修人員的安全ABCDE你的答案：標(biāo)準(zhǔn)答案：a,d,e本題分?jǐn)?shù)：42.86分，你答題的情況為錯(cuò)誤因此你的得分為.00分解析：3、人在人機(jī)系統(tǒng)中要緊有3種功能，分不是：（）。A.指揮功能B.傳感功能C.避險(xiǎn)功能D.信息處理功能E.操