第二節機械安全設計的主要內容Page

1一、機械的安全設計1、零件安全

在規定載荷和規定時間內，零件不發生斷裂、過度變形、磨損、腐蝕等

機器零件（或l件）產生機械危險的條件

（1）形狀和表面性能：切割要素、銳邊、利角部分，粗糙或過于光滑。

（2）相對位置：相向運動、運動與靜止物的相對距離小。

（3）質量和穩定性：在重力的影響下可能運動的零部件的位能。

第二節機械安全設計的主要內容Page

2一、機械的安全設計

（4）質量和速度（加速度）：可控或不可控運動中的零部件的動能。

（5）機械強度不夠：零件、構件的斷裂或垮塌。

（6）彈性元件（彈簧）的位能，在壓力或真空下的液體或氣體的位能。

第二節機械安全設計的主要內容Page

3一、機械的安全設計2、整機安全

保證整個技術系統在規定條件下實現總的功能3、工作安全

對操作人員的防護，保證人身安全和身心健康4、環境安全

對整個系統的周圍環境和人不造成危害和污染，同時也保證機器對環境的適應性

二、安全設計的方法及應用Page

4為了保證機械設備的安全運行和操作工人的安全和健康，所采取的安全設計方法一般可分為直接、間接和提示性性3類。

(1)、直接安全設計法是在設計機器時，考慮消除機器本身的不安全因素。遵循三個原理①安全存在原理

零件和零件之間在規定載荷和時間內安全。②有限損壞原理

功能被破壞或干擾時，破壞次要部件。③冗余配置原理

重復的備用系統。二、安全設計的方法及應用Page

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(2)、間接安全設計法是在機械設備上采用和安裝各種安全有效的防護裝置，克服在使用過程中產生的不安全因素。

(3)、提示性安全設計法是制定機器安裝、使用、維修的安全規定及設置標志，以提示或指導操作程序，從而保證安全作業。三、機械安全設計的主要內容1、機器結構的安全設計（1）機械零件、部件形狀和相對位置的設計在不影響正常使用的前提下，凡人體易接近的機械外形結構應平整、光滑，不應有易引起損傷的銳角、尖角、突出物、粗糙表面等；直線運動部件之間或直線運動部件與靜止部件（包括墻、柱）之間的距離，必須符合有關安全距離的規定，機械設計應保證不該通過的身體部位不能通過。Page

61、機器結構的安全設計（2）限制運動件的質量和速度（3）限制往返運動的機械零部件的運動距離和加速度（4）限制彈性元件的性能（5）限制操縱器的操縱力（6）限制機器的噪聲與震動（7）限制機器的表面溫度限制有關物理量Page

71、機器結構的安全設計（8）合理規定和計算零件的強度和應力（9）合理選用材料用以制造機械的材料、燃料和加工材料在使用期間不得危及人員的安全或健康。

①材料的力學特性，如抗拉強度、抗剪強度、沖擊韌性、屈服極限等，應能滿足執行預定功能的載荷作用要求；

②材料應能適應預定的環境條件，如有抗腐蝕、耐老化、耐磨損的能力；

③材料應具有均勻性，防止由于工藝設計不合理，使材料的金相組織不均勻而產生殘余應力；

④應避免采用有毒的材料或物質，應能避免機械本身或由于使用某種材料而產生的氣體、液體、粉塵、蒸氣或其他物質造成的火災和爆炸危險。Page

8（10）采用本質安全技術、工藝和動力源（11）應用強制機械作用原則Page

9（12）遵循人類工效學原則通過合理分配人機功能、適應人體特性、人機界面設計、作業空間的布置等方面履行人類工效學原則，提高機器的操作性能和可靠性，使操作者的體力消耗和心理壓力盡量降到最低，從而減小操作差錯。

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10②遵循人類工效學主要原則設計時應考慮以下幾個方面：

（1）合理分配人機功能。在機械的整體設計階段，要分析、比較人和機的各自特性，合理分配人機功能。在可能的條件下，盡量通過實現機械化、自動化，減少操作者干預或介入危險的機會。隨著微電子技術的發展，人機功能分配出現向機器轉移，人從直接勞動者向監控或監視轉變的趨勢，向安全化生產邁進。

（2）適應人體特性。在確定機器的有關尺寸和運動時，應考慮人體測量參數、人的感知反應特性以及人在工作中的心理特征，避免干擾、緊張、生理或心理上的危險。

（3）友好的人機界面設計。人機界面，即在機器上人、機進行信息交流和相互作用的界面。人、機相互作用的所有要素，如操縱器、信號裝置和顯示裝置，都應使操作者和機器之間的相互作用盡可能清楚、明確，信息溝通快捷、順暢。（4）作業空間的布置。這是指顯示裝置和操縱裝置的位置，以及確定合適的作業面。它對操作者的心理和行為可產生直接影響。作業空間布置應遵從重要性原則、使用順序原則、使用頻率原則、使用功能原則。其中，重要性原則是第一位的，首先應考慮對安全關系重大的、對實現系統目標有重要影響的操縱器和顯示器，即使使用頻率不高，也要將其布置在操作者操作和視野的最佳位置，這樣可以防止或減少因誤判斷、誤操作而引起的意外傷害事故。

忽略人類工效學可能產生的危險

1）由于生理影響產生的危險。不利于健康的操作姿勢、用力過度或重復用力等體力消耗產生的疲勞所導致的危險。

2）由于心理-生理影響產生的危險。在對機器進行操作、監視或維護時，由于精神負擔過重、缺乏思想準備以及過度緊張等原因，造成心理負擔過重而導致的危險。

3）由于人的各種差錯產生的危險。受到環境不利因素的干擾或由于人-機配合、協調不當，使人產生各種錯覺而引起誤操作所造成的危險。

（13）提高機器及其零、部件的可靠性可靠性是指機器或其零部件在規定的使用條件下和規定期限內執行規定的功能而不出現故障的能力。 可靠性應作為安全功能完備性的基礎，適用于機器的零部件及機械各組成部分。提高機械的可靠性可以降低危險故障率，減少需要查找故障和檢修的次數，不因為失效使機器產生危險的誤動作，從而可以減少操作者面臨危險的概率。Page

14提高機器及其零、部件的可靠性的原則1）簡單化原則2）成組化、模塊化、標準化原則3）降額設計原則4）合理選材原則5）冗余技術原則6）耐環境設計原則7）失效-安全設計原則8）防誤設計原則9）維修性設計原則Page

15（14）提高裝、卸和送、取料工作的機械化和自動化程度在生產過程中，用機械設備來補充、擴大、減輕或代替人的勞動，該過程便稱為機械化過程。自動化則更進了一步，即機械具有自動處理數據的功能。機械化和自動化技術可以使人的操作崗位遠離危險或有害現場，從而減少工傷事故，防止職業病；同時，也對操作人員提出了較全面的素質要求。（15）減少操作者進入危險區的必要Page

162、消除或減小機械和非機械產生危險或風險的主要途徑與措施（1）消除或減小機械性危險的主要途徑與常用措施①消除或減小擠壓危險②消除或減小剪切危險③消除或減小切割危險④消除或減小纏繞危險⑤消除或減小拉入危險⑥消除或減小撞擊危險⑦消除或減小磨損危險Page

17（2）消除或減小非機械性危險的主要途徑與常用措施①消除或減小電的危險②消除或減小熱的危險③消除或減小噪聲危險④消除或減小震動危險⑤消除或減小輻射危險⑥消除或減小材料或物料危險Page

183、機器控制系統安全部件的設計機器控制系統安全部件是指那些對應于來自受控設備和（或）來自操作者的輸入信號而產生有關安全輸出信號的控制系統的一個部件或部分部件。Page

19（1）危險工況的典型機器情景

機械在使用過程中，典型的危險工況有：意外啟動；速度變化失控；運動不能停止；運動機器零件或工件掉下飛出；安全裝置的功能受阻等。

控制系統的設計應考慮各種作業的操作模式或采用故障顯示裝置，使操作者可以安全進行干預的措施。Page

20（2）由機器控制系統有關安全部件提供的安全功能①停機功能有關安全的停止功能(例如：由安全防護裝置觸發)致動后，一旦有必要，應使機器進入安全狀態。這種停止功能應優先于由操作原因引起的停止。當一組機器按照協同方式一起工作時，應規定監督控制和(或)其他存在停止條件的機器的信號發射。注：有關安全的停止功能可導致操作問題和重啟困難，如：應用在電弧焊中。為了減小這種停止功能失效的可能性，可使這種停止功能優先于正常操作的停止．從而決定實際的操作并準備快速容易的從停止位置重啟(例如：產品沒有任何損壞)。一種解決辦法是當循環達到可能容易重啟的規定位置時．防護裝置的閉鎖松開的地方使用帶防護裝置的聯鎖裝置。Page

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22②急停功能

安全部件應將急停功能信號傳給協同系統的各個部分。③手動重調功能防護裝置發出停止指令后，停止狀態應保持到有安全重啟狀態為止。通過手動重調裝置，解除停止指令，再重新恢復安全功能。如果風險評價顯示可行，這種停止指令的解除應由手動、獨立而慎重的操作(手動復位)來確認。提供手動重調功能的有關安全部件性能等級的選擇，應使得手動復位功能不削弱相關安全功能的安全要求。重調致動器應安裝在危險區以外，并具有最好可見度的安全位置，以便檢查是否有人處在危險區內。當危險區不完全可見時，需要專門的復位程序。

④啟動和重新啟動功能只有危險狀態不可能存在的情況下，重啟功能才能自動發生。特別是對于具有啟動功能的聯鎖防護裝置。啟動和重啟的這些要求也應適用于能夠遙控的那些機器。⑤響應時間響應時間應在風險評價顯示需要確定時確定。Page

23⑥有關安全參數當有關安全參數，例如：位置、速度、溫度或壓力等偏離了當前的限制時，則控制系統應啟動相應的措施(例如：啟動停止功能、警告信號、警報等)。如果可編程電子系統中有關安全數據手動輸入錯誤能夠導致危險狀態，那么應在控制系統有關安全部件中提供數據檢查系統，例如：極限值、格式化和(或)邏輯輸入值的檢查。Page

24⑦

局部控制功能當機器通過諸如便攜式控制裝置或懸吊式操縱裝置進行局部控制時，應滿足以下要求：——選用的局部控制應位于危險區之外；——局部控制應只有在風險評價定義的區域才有可能觸發危險狀態；——局部控制和主要控制之間的切換不應產生危險狀態。Page

25⑧動力源的波動、喪失和恢復當動力源的波動超出了設計工作范圍時(包括能量供應損失)，控制系統有關安全部件應保持機器系統其他部件安全狀態的信號輸出。⑨抑制功能抑制不應導致任何人暴露于危險狀況下。抑制期間安全環境應由其他方式提供。抑制結束時，控制系統有關安全部件的所有安全功能都應恢復。提供抑制功能的有關安全部件的性能等級的選擇應使得抑制功能不會削弱有關安全功能必需的安全水平。⑩安全功能的手動暫停Page

26（3）在故障情況下控制系統有關安全部件的設計Page

27安全部件根據其承受故障的能力和隨后在故障條件下的工況分為五類：B、1、2、3、4、