机械安全技术课件

《机械安全技术课件》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

第一章机械安全技术第一节机械行业安全概要根赫是机器与机构的总称,是由若干相互联系的零部件按一定规律装配起来,能够完成一定功能的装置。一般机械装置由电气元件实现自动控制。很多机械装置采用电力拖动。机械是现代生产和生活中必不可少的装备。机械在给人们带来高效、快捷和方便的同时，在其制造及运行、使用过程中，也会带来撞击、挤压、切割等机械伤害和触电、噪声、高温等非机械危害。一、机械产品主要类别机械设备种类繁多。机械设备运行时，其一些部件甚至其本身可进行不同形式的机械运动。机械设备的密妙类量、变速装置、传动装置、工作装置、制动装置、防护装置、润滑系统和冷却系统等部分组成。机械行业的主要产品包括以下12类。(1)农业机械：拖拉机、播种机、收割机械等。(2)重型矿山机械：冶金机械、矿山机械、起重机械、装卸机械、工矿车辆、水泥设备等。(3)工程机械：叉车、铲土运输机械、压实机械、混凝土机械等。⑷石油化工通用机械：石油钻采机械、炼油机械、化工机械、泵、风机、阀门、气体压缩机、制冷空调机械、造纸机械、印刷机械、塑料加工机械、制药机械等。(5)电工机械：发电机械、变压器、电动机、高低压开关、电线电缆、蓄电池、电焊机、家用电器等。(6)机床：金属切削机床、锻压机械、铸造机械、木工机械等。

1(7)汽车：载货汽车、公路客车、轿车、改装汽车、摩托车等。(8)仪器仪表：自动化仪表、电工仪器仪表、光学仪器、成分分析仪、汽车仪器仪表、电料装备、电教设备、照相机等。(9)基础机械：轴承、液压件、密封件、粉末冶金制品、标准紧固件、工业链条、齿轮、模具等。(10)包装机械：包装机、装箱机、输送机等。(11)环保机械：水污染防治设备、大气污染防治设备、固体废物处理设备等。(12)其他机械。非机械行业的主要产品包括铁道机械、建筑机械、纺织机械、轻工机械、船舶机械等。二、机械设备的危险部位及防护对策(一)机械设备的危险部位机械设备可造成碰撞、夹击、剪切、卷入等多种伤害。其主要危险部位如下：(1)旋转部件和成切线运动部件间的咬合处，如动力传输皮带和皮带轮、链条和链轮、齿条和齿轮等。(2)旋转的轴，包括连接器、心轴、卡盘、丝杠和杆等。(3)旋转的凸块和孔处，含有凸块或空洞的旋转部件是很危险的，如风扇叶、凸轮、飞轮等。(4)对向旋转部件的咬合处，如齿轮、混合相等。

2(5)旋转部件和固定部件的咬合处，如辐条手轮或飞轮和机床床身、旋转搅拌机和无防护开口外壳搅拌装置等。(6)接近类型，如锻锤的锤体、动力压力机的滑枕等。(7)通过类型，如金属刨床的工作台及其床身、剪切机的刀刃等。(8)单向滑动部件，如带锯边缘的齿、砂带磨光机的研磨颗粒、凸式运动带等。(9)旋转部件与滑动之间，如某些平板印刷机面上的机构、纺织机床等。(二)机械传动机构安全防护对策机床上常见的传动机构有齿轮啮合机构、皮带传动机构、联轴器等。这些机构高速旋转着，人体某一部位有可能被带进去而造成伤害事故，因而有必要把传动机构危险部位加以防护，以保护操作者的安全。齿轮传动机构中，两轮开始啮合的地方最危险，如图1T所示。在皮带传动机构中，皮带开始进入皮带轮的部位最危险，如图「2所示。联轴器上裸露的突出部分有可能钩住工人衣服等，给工人造成伤害，如图1-3所示。

3为了保证机械设备的安全运行和操作人员的安全和健康，所采取的安全技术措施一般可分为黄措、何寿尹搭与傀三类。直接安全技术措施是在设计机器时，考虑消除机器本身的不安全因素;间接安全技术措施是在机械设备上采用和安装各种安全防护装置，克服在使用过程中产生的不安全因素；指导性安全措施是制定机器安装、使用、维修的安全规定及设置标志，以提示或指导操作程序，从而保证作业安全。1.齿轮传动的安全防护啮合传动有齿轮（直齿轮、斜齿轮、伞齿轮、齿轮齿条等）啮合传动、蜗轮蜗杆和链条传动等。齿轮传动机构必须装置全封闭型的防护装置。应该强调的是：机器外部绝不允许有裸露的啮合齿轮,不管啮合齿轮处于何种位置，因为即使啮合齿轮处于操作人员不常到的地方，但工人在维护保养机器时也有可能与其接触而带来不必要的伤害。在设计和制造机器时，应尽量将齿轮装入机座内，而不使其外露。对于一些历史遗留下来的老设备，如发现啮合齿轮外露，就必须进行改造，加上防护罩。齿轮传动机构没有防护罩不得使用。防护装置的材料可用钢板或铸造箱体，必须坚固牢靠，保证在机器运行过程中不发生振动。要求装置合理，防护罩的外壳与传动机构的外形相符，同时应便于开启，便于机器的维护保养，即

4要求能方便地打开和关闭。为了引起人们的注意，防护罩内壁应涂成红色，最好装电气联锁，使防护装置在开启的情况下机器停止运转。另外，防护罩壳体本身不应有尖角和锐利部分，并尽量使之既不影响机器的美观，又起到安全作用。1.皮带传动的安全防护皮带传动的传动比精确度较齿轮啮合的传动比差，但是当过载时，皮带打滑，起到了过载保护作用。皮带传动机构传动平稳、噪声小、结构简单、维护方便，因此广泛应用于机械传动中。但是，由于皮带摩擦后易产生静电放电现象,故不适用于容易发生燃烧或爆炸的场所。皮带传动机构的危险部分是皮带接头nn处、皮带进入皮带轮的地方，如图1-4中箭头/Mh）转向所指部位应加以防护。h［）转向图IT皮带传动危险部位皮带传动装置的防护罩可采用金属骨架的防护网，与皮带的距离不应小于50mll1,设计应合理，不应影响机器的运行。一般传动机构离地面2m以下，应设防护罩。但在下列3种情况下，即使在2m以上也应加以防护：皮带轮中心距之间的距离在3m以上;皮带宽度在15cm以上;皮带回转的速度在9m/min以上。这样，万一皮带断裂，不至于伤人。皮带的接头必须牢固可靠，安装皮带应松紧适宜。皮带传动机构的防护可采用将皮带全部遮盖起来的方法，或采用防护栏杆防护。2.联轴器等的安全防护

5一切突出于轴面而不平滑的物件（键、固定螺钉等）均增加了轴的危险性。联轴器上突出的螺钉、销、键等均可能给人们带来伤害。因此对联轴器的安全要求是爱有突出的部分，即采用安全联轴器。但这样还没有彻底排除隐患,根本的办法就是加防护罩,最常见的是型防护罩。轴上的键及固定螺钉必须加以防护，为了保证安全，螺钉一般应采用沉头螺钉，使之不突出轴面，而增设防护装置则更加安全。三、机械伤害类型及预防对策（一）机械伤害类型机械装置在正常工作状态、非正常工作状态乃至非工作状态都存在危险性。机械在完成预定功能的正常工作状态下，存在着不可避免但却是执行预定功能所必须具备的运动要素，有可能造成伤害。例如，零部件的相对运动，锋利刀具的运转，机械运转的噪声、振动等，使机械在正常工作状态下存在碰撞、切割、环境恶化等对人员安全不利的危险因素。机械装置的非正常工作状态是指在机械运转过程中，由于各种原因引起的意外状态，包括故障状态和检修保养状态。设备的故障，不仅可能造成局部或整机的停转，还可能对人员构成危险,如电气开关故障会产生机械不能停机的危险，砂轮片破损会导致砂轮飞出造成物体打击，速度或压力控制系统出现故障会导致速度或压力失控的危险等。机械的检修保养一般都是在停机状态下进行，但其作业的特殊性往往迫使检修人员采用一些非常规的做法，例如，攀高、进入狭小或几乎密闭的空间、将安全装置短路、进入正常操作不允许进入的危险区等，使维护或修理过程容易出现正常操作不存在的危险。

6机械装置的非工作状态是机械停止运转时的静止状态。在正常情况下，非工作状态的机械基本是安全的，但不排除发生事故的可能性，如由于环境照度不够而导致人员发生碰撞，室外机械在风力作用下的滑移或倾翻，结构垮塌等。在机械行业，存在以下主要危险和危害因素：(1)物体打击。指物体在重力或其他外力的作用下产生运动，打击人体而造成人身伤亡事故。不包括主体机械设备、车辆、起重机械、坍塌等引发的物体打击。(2)车辆伤害。指企业机动车辆在行驶中引起的人体坠落和物体倒塌、飞落、挤压等伤亡事故。不包括起重提升、牵引车辆和车辆停驶时发生的事故。(3)机械伤害。指机械设备运动或静止部件、工具、加工件直接与人体接触引起的挤压、碰撞、冲击、剪切、卷入、绞绕、甩出、切割、切断、刺扎等伤害，不包括车辆、起重机械引起的伤害。(4)起重伤害。指各种起重作业(包括起重机械安装、检修、试验)中发生的挤压、坠落、物体(吊具、吊重物)打击等。(5)触电。包括各种设备、设施的触电，电工作业时触电，雷击等。(6)灼烫。指火焰烧伤、高温物体烫伤、化学灼伤(酸、碱、盐、有机物引起的体内外的灼伤)、物理灼伤(光、放射性物质引起的体内外的灼伤)。不包括电灼伤和火灾引起的烧伤。(7)火灾。包括火灾引起的烧伤和死亡。(8)高处坠落。指在高处作业中发生坠落造成的伤害事故。不包括触电坠落事故。(9)坍塌。

7是指物体在外力或重力作用下，超过自身的强度极限或因结构稳定性破坏而造成的事故。如挖沟时的土石塌方、脚手架坍塌、堆置物倒塌、建筑物坍塌等。不适用于矿山冒顶片帮和车辆、起重机械、爆破引起的坍塌。(10)火药爆炸。指火药、炸药及其制品在生产、加工、运输、储存中发生的爆炸事故。(11)化学性爆炸。指可燃性气体、粉尘等与空气混合形成爆炸混合物，接触引爆源发生的爆炸事故(包括气体分解、喷雾爆炸等)。(12)物理性爆炸。包括锅炉爆炸、容器超压爆炸等。(13)中毒和窒息。包括中毒、缺氧窒息、中毒性窒息。(14)其他伤害。指除上述以外的伤害，如摔、扭、挫、擦等伤害。(二)机械伤害预防对策措施机械危害风险的大小除取决于机器的类型、用途、使用方法和人员的知识、技能、工作态度等因素外，还与人们对危险的了解程度和所采取的避免危险的措施有关。正确判断什么是危险和什么时候会发生危险是十分重要的。预防机械伤害包括两方面的对策。1.实现机械本质安全(1)消除产生危险的原因。(2)减少或消除接触机器的危险部件的次数。(3)使人们难以接近机器的危险部位(或提供安全装置，使得接近这些部位不会导致伤害)。⑷提供保护装置或者个人防护装备。上述措施是依次序给出的，也可以结合起来应用。2.保护操作者和有关人员安全

8(1)通过培训，提高人们辨别危险的能力。(2)通过对机器的重新设计，使危险部位更加醒目，或者使用警示标志。(3)通过培训，提高避免伤害的能力。(4)采取必要的行动增强避免伤害的自觉性。(三)通用机械安全设施的技术要求1.安全设施设计要素设计安全装置时，应把安全人机学的因素考虑在内。疲劳是导致事故的一个重要因素，设计者应考虑下面几个因素，使人的疲劳降低到最小的程度，使操作人员健康舒适地进行劳动。(1)合理布置各种控制操作装置。(2)正确选择工作平台的位置及高度。(3)提供座椅。(4)出入作业地点应方便。在无法用设计来做到本质安全时，为了消除危险，应使用安全装置。设置安全装置，应考虑的因素主要有：(1)强度、刚度、稳定性和耐久性。(2)对机器可靠性的影响，例如固定的安全装置有可能使机器过热。(3)可视性(从操作及安全的角度来看，需要机器的危险部位有良好的可见性)。⑷对其他危险的控制，例如选择特殊的材料来控制噪声的强度。2.机械安全防护装置的一般要求(1)

9安全防护装置应结构简单、布局合理，不得有锐利的边缘和突缘。(2)安全防护装置应具有足够的可靠性，在规定的寿命期限内有足够的强度、刚度、稳定性、耐腐蚀性、抗疲劳性，以确保安全。(3)安全防护装置应与设备运转联锁，保证安全防护装置未起作用之前，设备不能运转；安全防护罩、屏、栏的材料及其至运转部件的距离，应符合《机械安全防护装置固定式和活动式防护装置设计与制造一般要求》(GB/T8196-2008)的规定。(4)光电式、感应式等安全防护装置应设置自身出现故障的报警装置。(5)紧急停车开关应保证瞬时动作时，能终止设备的一切运动；对有惯性运动的设备，紧急停车开关应与制动器或离合器联锁，以保证迅速终止运行；紧急停车开关的形状应区别于一般开关，颜色为红色；紧急停车开关的布置应保证操作人员易于触及,不发生危险；设备由紧急停车开关停止运行后，必须按启动顺序重新启动才能重新运转。1.机械设备安全防护罩的技术要求(1)只要操作人员可能触及到的传动部件，在防护罩没闭合前，传动部件就不能运转。(2)采用固定防护罩时，操作人员触及不到运转中的活动部件。(3)防护罩与活动部件有足够的间隙，避免防护罩和活动部件之间的任何接触。(4)防护罩应牢固地固定在设备或基础上，拆卸、调节时必须使用工具。(5)

10开启式防护罩打开时或一部分失灵时，应使活动部件不能运转或运转中的部件停止运动。(6)使用的防护罩不允许给生产场所带来新的危险。(7)不影响操作，在正常操作或维护保养时不需拆卸防护罩。(8)防护罩必须坚固可靠，以避免与活动部件接触造成损坏和工件飞脱造成的伤害。(9)防护罩一般不准脚踏和站立，必须做平台或阶梯时，平台或阶梯应能承受1500N的垂直力，并采取防滑措施。1.机械设备安全防护网的技术要求防护罩应尽量采用封闭结构；当现场需要采用网状结构时，应满足《机械安全防护装置固定式和活动式防护装置设计与制造一般要求》(GB/T8196-2008)对安全距离(防护罩外缘与危险区域一—人体进入后，可能引起致伤危险的空间区域)的规定，见表表1—1不同网眼开口尺寸的安全距离mm防护人体通过部位网眼开口宽度（直径及边长或慌圈形孔短轴尺寸）安全距离手指尖<6.5>35手指<1X5K92手掌（不含第一掌指关节）<20》135上肢<47N460足尖<76（罩底部与所站面间隙）150四、机械安全设计与机器安全装置

11机械安全设计是指在机械设计阶段，从零部件材料到零部件的合理形状和相对位置，限制操纵力、运动件的质量和速度到减少噪声和振动，采用本质安全技术与动力源，应用零部件间的强制机械作用原理，履行安全人机工程学原则等多项措施，通过选用适当的设计结构，尽可能避免或减小危险。也可以通过提高设备的可靠性、机械化或自动化程度，以及采取在危险区之外的调整、维修等措施，避免或减小危险。（一）本质安全本质安全是通过机械的设计者，在设计阶段采取措施来消除隐患的一种实现机械安全方法。（1）采用本质安全技术。本质安全技术是指利用该技术进行机械预定功能的设计和制造，不需要采用其他安全防护措施，就可以在预定条件下执行机械的预定功能时满足机械自身的安全要求。包括：避免锐边、尖角和凸出部分，保证足够的安全距离，确定有关物理量的限值，使用本质安全工艺过程和动力源。⑵限制机械应力。机械零件的机械应力不超过许用值，并保证足够的安全系数。(3)提交材料和物质的安全性。用以制造机械的材料、燃料和加工材料在使用期间不得危及人员的安全或健康。材料的力学特性，如抗拉、抗剪、抗阻、抗弯强度和韧性等，应能满足执行预定功能的载荷作用要求；材料应能适应预定的环境条件，如有抗腐蚀、耐老化、耐磨损的能力；材料应具有均匀性，防止由于工艺设计不合理，使材料的金相组织不均匀而产生残余应力；应避免采用有毒的材料或物质，应能避免机械本身或由于使用某种材料而产生的气体、液体、粉尘、蒸气或其他物质造成的火灾和爆炸危险。(4)履行安全人机工程学原则。在机械设计中，通过合理分配人机功能、适应人体特性、人机界面设计、作业空间的布置等方面履行安全人机工程学原则，提高机械设备的操作性和可靠性，使操作者的体力消耗和心理压力降到最低，从而减小操作差错。(5)设计控制系统的安全原则。

12机械在使用过程中，典型的危险工况有：意外启动、速度变化失控、运动不能停止、运动机械零件或工件脱落飞出、安全装置的功能受阻等。控制系统的设计应考虑各种作业的操作模式或采用故障显示装置，使操作者可以安全地处理。(6)防止气动和液压系统的危险。采用气动、液压、热能等装置的机械，必须通过设计来避免由于这些能量意外释放而带来的各种潜在危险。（7）预防电气危害。用电安全是机械安全的重要组成部分，机械中电气部分应符合有关电气安全标准的要求。预防电气危害应注意防止电击、电烧伤、短路、过载和静电。设计中，还应考虑到提高设备的可靠性，降低故障率，以降低操作人员查找故障和检修设备的频率；采用机械化和自动化技术，尽量使操作人员远离有危险的场所；应考虑到调整、维修的安全，以减少操作者进入危险区的需要。（二）失效安全设计者应该保证当机器发生故障时不出危险。相关装置包括操作限制开关、限制不应该发生的冲击及运动的预设制动装置、设置把手和预防下落的装置、失效安全的紧急开关等。（三）定位安全把机器的部件安置到不可能触及的地点，通过定位达到安全。但设计者必须考虑到在正常情况下不会触及到的危险部件，而在某些情况下可以接触到的可能，例如，登上梯子维修机器等情况。（四）机器布置车间合理的机器布局可以使事故明显减少。布局应考虑以下因素：

13（1）空间。便于操作、管理、维护、调试和清洁。（2）照明。包括工作场所的通用照明（自然光及人工照明，但应防止炫目）和为操作机器而特需的照明。⑶管、线布置。不应妨碍在机器附近的安全出入，避免磕绊,有足够的上部空间。(4)维护时的出入安全。(五)机器安全防护装置1.固定安全防护装置固定安全防护装置是防止操作人员接触机器危险部件的固定的安全装置。该装置能自动地满足机器运行的环境及过程条件，装置的有效性取决于其固定的方法和开口的尺寸，以及在其开启后距危险点有足够的距离。该安全装置只有用改锥、扳手等专用工具才能拆卸。2.联锁安全装置联锁安全装置的基本原理：只有安全装置关合时,机器才能运转;而只有机器的危险部件停止运动时,安全装置才能开启。联锁安全装置可采取机械、电气、液压、气动或组合的形式。在设计联锁装置时，必须使其在发生任何故障时，都不使人员暴露在危险之中。例如，利用光电作用，人手进入冲压危险区，冲压动作立即停止。3.控制安全装置为使机器能迅速地停止运动，可以使用控制装置。控制装置的原理是，只有控制装置完全闭合时,机器才能开动。当操作人员接通控制装置后,机器的运行程序才开始工作;如果控制装置断开,机器的运动就会迅速停止或者反转。通常在一个控制系统中，控制装置在机器运转时，不会锁定在闭合的状态。

141.自动安全装置自动安全装置的机制是把暴露在危险中的人体从危险区域中移开，仅限于在低速运动的机器上采用。2.隔离安全装置隔离安全装置是一种阻止身体的任何部分靠近危险区域的设施，例如固定的栅栏等。3.可调安全装置在无法实现对危险区域进行隔离的情况下，可以使用部分可调的安全装置。只要准确使用、正确调节以及合理维护，即能起到保护操作者的作用。4.自动调节安全装置自动调节装置由于工件的运动而自动开启，当操作完毕后又回到关闭的状态。5.跳闸安全装置跳闸安全装置的作用，是在操作到危险点之前,自动使机器停止或反向运动。该类装置依赖于敏感的跳闸机构，同时也有赖于机器能够迅速停止（使用刹车装置可以做到这一点）。6.双手控制安全装置这种装置迫使操纵者应用两只手来操纵控制器，它仅能对操作者提供保护。五、机械制造场所安全技术

15（一）采光生产场所采光是生产必须的条件，如果采光不良，长期作业,容易使操作者眼睛疲劳、视力下降，产生误操作或发生意外伤亡事故。同时，合理采光对提高生产效率和保证产品质量有直接的影响。因此，生产场所应有足够的光照度，以保证安全生产的正常进行。(1)生产场所一般白天依赖自然采光，在阴天及夜间则由人工照明采光作为补充和代替。(2)生产场所的内照明应满足《工业企业照明设计标准》的要求。(3)对厂房一般照明的光窗设置要求：厂房跨度大于12m时，单跨厂房的两边应有采光侧窗，窗户的宽度不应小于开间长度的一半。多跨厂房相连，相连各跨应有天窗，跨与跨之间不得有墙封死。车间通道照明灯应覆盖所有通道，覆盖长度应大于90%的车间安全通道长度。(二)通道通道包括厂区主干道和车间安全通道。厂区主干道是指汽车通行的道路，是保证厂内车辆行驶、人员流动以及消防灭火、救灾的主要通道；车间安全通道是指为了保证职工通行和安全运送材料、工件而设置的通道。(1)厂区干道的路面要求。车辆双向行驶的干道宽度不小于5m,有单向行驶标志的主干道宽度不小于3m。进入厂区门口，危险地段需设置限速限高牌、指示牌和警示牌。(2)车间安全通道要求。通行汽车的宽度＞3m,通行电瓶车的宽度＞1.8m,通行手推车、三轮车的宽度＞1.5m,一般人行通道的宽度＞1mo

16(3)通道的一般要求。通道标记应醒目，画出边沿标记，转弯处不能形成直角。通道路面应平整，无台阶、坑、沟和凸出路面的管线。道路土建施工应有警示牌或护栏，夜间应有红灯警示。(三)设备布局车间生产设备设施的摆放、相互之间的距离以及与墙、柱的距离，操作者的空间，高处运输线的防护罩网，均与操作人员的安全有很大关系。如果设备布局不合理或错误，操作者空间窄小,当设备部件移动或工件、材料等飞出时，容易造成人员的伤害或意外事故。车间生产设备分为大、中、小型三类。最大外形尺寸长度＞12m者为大型设备，6〜12m者为中型设备，＜6m者为小型设备。大、中、小型设备间距和操作空间的要求如下：(1)设备间距(以活动机件达到的最大范围计算)，大型设备＞2m,中型设备》1m,小型设备》0.7mo大、小设备间距按最大的尺寸要求计算。如果在设备之间有操作工位，则计算时应将操作空间与设备间距一并计算。若大、小设备同时存在时，大、小设备间距按大的尺寸要求计算。(2)设备与墙、柱距离(以活动机件的最大范围计算)，大型设备》0.9m,中型设备》0.8m,小型设备》0.7m,在墙、柱与设备间有人操作的应满足设备与墙、柱间和操作空间的最大距离要求。(3)高于2nl的运输线应有牢固的防护罩(网)，网格大小应能防止所输送物件坠落至地面，对低于2m高的运输线的起落段两侧应加设防护栏，栏高不低于L05mo(四)物料堆放生产场所的工位器具、工件、材料摆放不当，不仅妨碍操作,而

17且容易引起设备损坏和伤害事故。为此，要求：(1)生产场所应划分毛坯区，成品、半成品区，工位器具区，废物垃圾区。原材料、半成品、成品应按操作顺序摆放整齐，有固定措施，平衡可靠。一般摆放方位同墙或机床轴线平行，尽量堆垛成正方形。(2)生产场所的工位器具、工具、模具、夹具应放在指定的部位，安全稳妥，防止坠落和倒塌伤人。(3)产品坯料等应限量存入，白班存放为每班加工量的1.5倍,夜班存放为加工量的2.5倍，但大件不得超过当班定额。(4)工件、物料摆放不得超高，在垛底与垛高之比为1：2的前提下，垛高不超出2m(单位超高除外)，砂箱堆垛不超过3.5mo堆垛的支撑稳妥，堆垛间距合理，便于吊装，流动物件应设垫块且楔牢。(五)地面状态生产场所地面平坦、清洁是确保物料流动、人员通行和操作安全的必备条件。为此，要求:(1)人行道、车行道和宽度应符合规定的要求。(2)为生产而设置的深＞0.2m、宽＞0.1m的坑、壕、池应有可靠的防护栏或盖板，夜间应有照明。(3)生产场所工业垃圾、废油、废水及废物应及时清理干净，以避免人员通行或操作时滑跌造成事故。(4)生产场所地面应平坦，无绊脚物。第二节金属切削机床及砂轮机安全技术金属切削机床是用切削方法将毛坯加工成机器零件的设备。金

18属切削机床上装卡被加工工件和切削刀具，带动工件和刀具进行相对运动。在相对运动中，刀具从工件表面切去多余的金属层,使工件成为符合预定技术要求的机器零件。机床的种类很多，机床的分类方法也很多，通常按加工性质和所用刀具进行分类。目前国家标准《金属切削机床型号编制方法》(GB/T15375-2008)将机床分为11大类,包括车床、钻床、键床、磨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床、铳床、刨插床、拉床、锯床和其他机床。一、金属切削机床的危险因素1.机床的危险因素(1)静止部件。切削刀具与刀刃，突出较长的机械部分，毛坯、工具和设备边缘锋利飞边及表面粗糙部分，引起滑跌坠落的工作(2)旋转部件。旋转部分，轴，凸块和孔，研磨工具和切削刀具。(3)内旋转咬合。对向旋转部件的咬合，旋转部件和成切线运动部件面的咬合，旋转部件和固定部件的咬合。(4)往复运动或滑动。单向运动，往复运动或滑动，旋转与滑动组合，振动。(5)飞出物。飞出的装夹具或机械部件，飞出的切屑或工件。2.机床常见事故(1)设备接地不良、漏电，照明没采用安全电压，发生触电事故。(2)旋转部位楔子、销子突出，没加防护罩，易绞缠人体。(3)清除铁屑无专用工具，操作者未戴护目镜，发生刺割事故及崩伤眼球。(4)

19加工细长杆轴料时，尾部无防弯装置或托架，导致长料甩击伤人。(5)零部件装卡不牢，可飞出击伤人体。(6)防护保险装置、防护栏、保护盖不全或维修不及时，造成绞伤、碾伤。(7)砂轮有裂纹或装卡不合规定，发生砂轮碎片伤人事故。(8)操作旋转机床戴手套，易发生绞手事故。二、金属切削机床的安全技术措施1.机床运转异常状态机床正常运转时，各项参数均稳定在允许范围内；当各项参数偏离了正常范围，就预示系统或机床本身或设备某一零件、部位出现故障，必须立即查明变化原因，防止事态发展引起事故。常见的异常现象有：(1)温升异常。常见于各种机床所使用的电动机及轴承齿轮箱。温升超过允许值时，说明机床超负荷或零件出现故障，严重时能闻到润滑油的恶臭和看到白烟。(2)转速异常。机床运转速度突然超过或低于正常转速，可能是由于负荷突然变化或机床出现机械故障。(3)振动和噪声过大。机床由于振动而产生的故障率占整个故障的60%〜70%。其原因是多方面的，如机床设计不良、机床制造缺陷、安装缺陷、零部件动作不平衡、零部件磨损、缺乏润滑、机床中进入异物等。(4)出现撞击声。零部件松动脱落、进入异物、转子不平衡均可能产生撞击声。(5)输入输出参数异常。表现为：加工精度变化；机床效率变化(如

20泵效率)；机床消耗的功率异常；加工产品的质量异常如球磨机粉碎物的粒度变化；加料量突然降低，说明生产系统有泄漏或堵塞；机床带病运转时输出改变等。(6)机床内部缺陷。包括组成机床的零件出现裂纹、电气设备设施绝缘质量下降、由于腐蚀而引起的缺陷等。以上种种现象，都是事故的前兆和隐患。事故预兆除利用人的听觉、视觉和感觉可以检测到一些明显的现象(如冒烟、噪声、振动、温度变化等)外，主要应使用安装在生产线上的控制仪器和测量仪表或专用测量仪器监测。1.运动机械中易损件的故障检测一般机械设备的故障较多表现为容易损坏的零件成为易损件。运动机械的故障往往都是指易损件的故障。提高易损件的质量和使用寿命，及时更新报废件，是预防事故的重要任务。⑴零部件故障检测的重点。包括传动轴、轴承、齿轮、叶轮,其中滚动轴承和齿轮的损坏更为普遍。(2)滚动轴承的损伤现象及故障。损伤现象有滚珠砸碎、断裂、压坏、磨损、化学腐蚀、电腐蚀、润滑油结污、烧结、生锈、保持架损坏、裂纹等；检测参数有振动、噪声、温度、磨损残余物分析和组成件的间隙。(3)齿轮装置故障。主要有齿轮本体损伤(包括齿和齿面损伤)，轴、键、接头、联轴器的损伤，轴承的损伤；检测参数有噪声、振动，齿轮箱漏油、发热。

211.金属切削机床常见危险因素的控制措施(1)设备可靠接地，照明采用安全电压。(2)楔子、销子不能突出表面。(3)用专用工具，带护目镜。(4)尾部安防弯装置及设料架。(5)零部件装卡牢固。(6)及时维修安全防护、保护装置。(7)选用合格砂轮，装卡合理。(8)加强检查，杜绝违章现象，穿戴好劳动防护用品。三、砂轮机的安全技术要求砂轮机是机械工厂最常用的机械设备之一，各个工种都可能用到它。砂轮质脆易碎、转速高、使用频繁，极易伤人。它的安装位置是否合理、是否符合安全要求，它的使用方法是否正确、是否符合安全操作规程，这些问题都直接关系到职工的人身安全,因此在实际使用中必须引起足够的重视。(一)砂轮机安装1.安装位置砂轮机禁止安装在正对着附近设备及操作人员或经常有人过往的地方。较大的车间应设置专用的砂轮机房。如果因厂房地形的限制不能设置专用的砂轮机房，则应在砂轮机正面装设不低于1.8m高度的防护挡板，并且挡板要求牢固有效。2.砂轮的平衡

22砂轮不平衡造成的危害主要表现在两个方面：一方面在砂轮高速旋转时,引起振动;另一方面,不平衡加速了主轴轴承的磨损,严重时会造成砂轮的破裂,造成事故。直径大于或等于200mm的砂轮装上法兰盘后应先进行平衡调试，砂轮在经过整形修整后或在工作中发现不平衡时，应重复进行调试直到平衡。1.砂轮与卡盘的匹配匹配问题主要是指卡盘与砂轮的安装配套问题。按标准要求,砂轮法兰盘直径不得小于被安装砂轮直径的1/3,且规定砂轮磨损到直径比法兰盘直径大10mm时应更换新砂轮。此外，在砂轮与法兰盘之间还应加装直径大于卡盘直径2mm、厚度为1~2mm的软垫。2.砂轮机的防护罩防护罩是砂轮机最主要的防护装置，其作用是当砂轮在工作中因故破坏时，能够有效地罩住砂轮碎片，保证人员的安全。砂轮防护罩的开口角度在主轴水平面以上不允许超过65°;防护罩的安装应牢固可靠，不得随意拆卸或丢弃不用。防护罩在主轴水平面以上开口大于、等于30°时必须设挡屑屏板，以遮挡磨削飞屑，避免伤及操作人员。它安装于防护罩开口正端，宽度应大于砂轮防护罩宽度，并且应牢固地固定在防护罩上。此外，砂轮圆周表面与挡板的间隙应小于6mmo3.砂轮机的工件托架托架是砂轮机常用的附件之一。砂轮直径在150mm以上的砂轮机必须设置可调托架。砂轮与托架之间的距离最大不应超过3mmo4.砂轮机的接地保护

23砂轮机的外壳必须有良好的接地保护装置。（二）砂轮机使用1.禁止侧面磨削按规定，用圆周表面做工作面的砂轮不宜使用侧面进行磨削。砂轮的径向强度较大，而轴向强度很小，且受到不平衡的侧向力作用，操作者用力过大会造成砂轮破碎，甚至伤人。2.不准正面操作使用砂轮机磨削工件时，操作者应站在砂轮的侧面，不得在砂轮的正面进行操作，以免砂轮破碎飞出伤人。3.不准共同操作2人共用1台砂轮机同时操作，是一种严重的违章操作，应严格禁止。第三节冲压（剪）机械安全技术冲压（剪）是指靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材等施加外力，使之产生塑性变形或分离，从而获得所需形状和尺寸的工件（冲压件）的成形加工方法。板料,模具和设备是冲压加工的三要素。按冲压加工温度分为热冲压和冷冲压。利用金属模具将钢材或坯料进行分离或变形加工的机械称为冲压机械。冲压（剪）机械设备包括第炭物,曲柄压力机和液压机等。一、冲压作业的危险因素

24根据发生事故的原因分析，冲压作业中的危险主要有以下几个方面：1.设备结构具有的危险相当一部分冲压设备采用的是刚性离合器。这是利用凸轮或结合键机构使离合器接合或脱开，一旦接合运行，就一定要完成一个循环，才会停止。假如在此循环中的下冲程，手不能及时从模具中抽出，就必然会发生伤手事故。2.动作失控设备在运行中还会受到经常性的强烈冲击和震动，使一些零部件变形、磨损以至碎裂，引起设备动作失控而发生危险的连冲事故。3.开关失灵设备的开关控制系统由于人为或外界因素引起的误动作。4.模具的危险模具担负着使工件加工成型的主要功能，是整个系统能量的集中释放部位。由于模具设计不合理或有缺陷，可增加受伤的可能性。有缺陷的模具则可能因磨损、变形或损坏等原因，在正常运行条件下发生意外而导致事故。在冲压作业中，冲压机械设备、模具、作业方式对安全影响很大。冲压事故有可能发生在冲压设备的各个危险部位，但以发生在模具的下行程为绝大多数，且伤害部位主要是作业者的手部。当操作者的手处于模具行程之间时模块下落，就会造成冲手事故。这

25是设备缺陷和人的行为错误所造成的事故。相关人员必须识别冲压作业的危险性。二、冲压作业安全技术措施冲压作业的安全技术措施范围很广，包括改进冲压作业方式、改革冲模结构、实现机械化自动化、设置模具和设备的防护装置等。1.使用安全工具使用安全工具操作时，用专用工具将单件毛坯放入模内并将冲制后的零件、废料取出，实现模外作业，避免用手直接伸入上下模口之间，保证人体安全。采用劳动强度小、使用灵活方便的手工工具。目前，使用的安全工具一般根据本企业的作业特点自行设计制造。按其不同特点，大致归纳为以下5类：弹性夹钳、专用夹钳（卡钳）、磁性吸盘、真空吸盘、气动夹盘。2.模具作业区防护措施模具防护的内容包括：在模具周围设置防护板（罩）；通过改进模具减少危险面积,扩大安全空间;设置机械进出料装置,以此代替手工进出料方式,将操作者的双手隔离在冲模危险区之外,实行作业保护。模具安全防护装置不应增大劳动强度。实践证明，采用复合模、多工位连续模代替单工序的模具,或者在模具上设置机械进出料机构,实现机械化、自动化等,都能达到提高产品质量和生产效率、减轻劳动强度、方便操作、保证安全的目的,这是冲压技术的发展方向，也是实现冲压安全保护的根本途径。3.冲压设备的安全装置

26冲压设备的安全装置形式较多，按结构分为机械式、按钮式、光电式、感应式等。(1)机械式防护装置。主要有以下3种类型：推手式保护装置,是一种与滑块联动的,通过挡板的摆动将手推离开模口的机械式保护装置;摆杆护手装置又称拨手保护装置，是运用杠杆原理将手拨开的装置;拉手安全装置，是一种用滑轮、杠杆、绳索将操作者的手动与滑块运动联动的装置。机械式防护装置结构简单、制造方便，但对作业干扰影响较大，操作人员不太喜欢使用，有局限性。(2)双手按钮式保护装置。是一种用电气开关控制的保护装置。启动滑块时，强制将人手限制在模外，实现隔离保护。只有操作者的双手同时按下两个按钮时，中间继电器才有电，电磁铁动作，滑块启动。凸轮中开关在下死点前处于开路状态，若中途放开任何一个开关时，电磁铁都会失电，使滑块停止运动，直到滑块到达下死点后，凸轮开关才闭合，这时放开按钮，滑块仍能自动回程。(3)光电式保护装置。是由一套光电开关与机械装置组合而成的。它是在冲模前设置各种发光源，形成光束并封闭操作者前侧、上下模具处的危险区。当操作者手停留或误入该区域时，使光束受阻，发出电信号，经放大后由控制线路作用使继电器动作，最后使滑块自动停止或不能下行，从而保证操作者人体安全。光电式保护装置按光源不同，个分为红外光电保护装置和白炽光电保护装置。三、冲压作业的机械化和自动化由于冲压作业程序多，有送料、定料、出料、清理废料、润滑、

27调整模具等操作，冲压作业的防护范围也很广，要实现不同程序上的防护是比较困难的。因此，冲压作业的机械化和自动化非常必要。冲压生产的产品批量一般都较大，操作动作比较单调，工人容易疲劳，特别是容易发生人身伤害事故。因此，冲压作业机械化和自动化是减轻工人劳动强度、保证人身安全的根本措施。冲压作业机械化是指用各种机械装置的动作来代替人工操作的动作；自动化是指冲压的操作过程全部自动进行，并且能自动调节和保护，发生故障时能自动停机。四、剪板机安全技术措施剪板机是机加工工业生产中应用比较广泛的一种剪切设备，它能剪切各种厚度的钢板材料。常用的剪板机分为于第、滚剪及震动剪3种类型,其中平剪床使用最多.剪切厚度小于10mm的剪板机多为机械传动，大于10mm的为液压传动。一般用脚踏或按钮操纵进行单次或连续剪切金属。操作剪板机时应注意：1.工作前应认真检查剪板机各部位是否正常，电气设备是否完好，润滑系统是否畅通，清除台面及周围放置的工具、量具等杂物以及边角废料。2.不应独自1人操作剪板机，应由2—3人协调进行送料、控制尺寸精度及取料等，并确定1个人统一指挥。3.应根据规定的剪板厚度，调整剪刀间隙。不准同时剪切两种不同规格、不同材质的板料，不得叠料剪切。剪切的板料要求表面平整，不准剪切无法压紧的较窄板料。4.剪板机的皮带、飞轮、齿轮以及轴等运动部位必须安装防护罩。5.剪板机操作者送料的手指离剪刀口的距离应最少保持200mm,

28并且离开压紧装置。在剪板机上安置的防护栅栏不能让操作者看不到裁切的部位。作业后产生的废料有棱角，操作者应及时清除，防止被刺伤、割伤。第四节木工机械安全技术进行木材加工的机械统称为木工机械，是一种借助于锯、刨、车、铳、钻等加工方法，把木材加工成木模、木器及各类机械的机器。木工机械加工原理与金属切削加工基本类似，但由于木材的天然生长特性以及由此而造成的木工机械刀具运动的高速度，在木工机械上发生的工伤事故远远高于金属切削机床，其中乎创床、/镶粉希苒锯点是事故发生率较高的几种木工机械。木工机械有：跑车带锯机、轻型带锯机、纵锯圆锯机、横截锯机、平刨机、压刨机、木铁床、木磨床等。一、木工机械危险有害因素由于具有刀轴转速高、多刀多刃、手工进料、自动化水平低,加之木工机械切削过程中噪声大、振动大、粉尘大、作业环境差,工人的劳动强度大、易疲劳，操作人员不熟悉木工机械性能和安全操作技术或不按安全操作规程操纵机械，没有安全防护装置或安全防护装置失灵等种种原因，导致木工机械伤害事故多发。1.机械伤害机械伤害主要包括力其的勿翻板售、木料的冲击伤害、飞出物的打击伤害,这些是木材加工中常见的伤害类型。如由于木工机械多采用手工送料，当用手推压木料送进时，往往遇到节疤、弯

29曲或其他缺陷，而使手与刀刃接触，造成伤害甚至割断手指；锯切木料时，剖锯后木料向重心稳定的方向运动；木料含水率高、木纹、疗疤等缺陷而引起夹锯；在刀具水平分力作用下，木料向侧面弹开；经加压处理变直的弯木料在加工中发生弹性复原等；刀具自身有缺陷（如裂纹、强度不够等）；刀具安装不正确，如锯条过紧或刨刀刀刃过高；重新加工有钉子等杂物的废旧木料等。1.火灾和爆炸火灾危险存在于木材加工全过程的各个环节，木工作业场所是防火的重点。悬浮在空间的木粉尘在一定情况下还会发生爆炸。2.木材的生物、化学危害木材的生物效应可分有毒性、过敏性、生物活性等，可引起许多不同发病症状和过程，例如皮肤症状、视力失调、对呼吸道黏膜的刺激和病变、过敏病状，以及各种混合症状。化学危害是因为木材防腐和粘接时采用了多种化学物质，其中很多会引起中毒、皮炎或损害呼吸道黏膜，甚至诱发癌症。3.木粉尘危害木料加工产生大量的粉尘，小颗粒木尘沉积在鼻腔或肺部，可导致鼻黏膜功能下降，甚至导致木肺尘埃沉着病(俗称尘肺)。4.噪声和振动危害木工机械是高噪声和高振动机械，加工过程中噪声大、振动大，使作业环境恶化，影响职工身心健康。二、木工机械安全技术措施

30在木材加工诸多危险因素中，机械伤害的危险性大，发生概率高，火灾爆炸事故更是后果严重。有的危险因素对人体健康构成长期的伤害。这些问题应在木材加工行业的综合治理中统筹考虑。在设计上，就应使木工机械具有完善的安全装置，包括安全防护装置、安全控制装置和安全报警信号装置等。其安全技术要求为：(1)按照“有轮必有罩、有轴必有套和锯片有罩、锯条有套、刨(剪)切有挡”的安全要求，以及安全器送料的安全要求，对各种木工机械配置相应的安全防护装置。徒手操作者必须有安全防护措施。(2)对产生噪声、木粉尘或挥发性有害气体的机械设备，应配置与其机械运转相连接的消声、吸尘或通风装置，以消除或减轻职业危害，维护职工的安全和健康。⑶木工机械的刀轴与电器应有安全联控装置，在装卸或更换刀具及维修时，能切断电源并保持断开位置，以防止误触电源开关或突然供电启动机械，造成人身伤害事故。(4)针对木材加工作业中的木料反弹危险，应采用安全送料装置或设置分离刀、防反弹安全屏护装置，以保障人身安全。(5)在装设正常启动和停机操纵装置的同时，还应专门设置遇事故紧急停机的安全控制装置。按此要求，对各种木工机械应制定与其配套的安全装置技术标准。国产定型的木工机械，供货时必须配有完备的安全装置，并供应维修时所需的安全配件，以便在安全防护装置失效后予以更新；对早期进口或自制、非定型、缺少安全装置的木工机械，使用单位应组织力量研制和配置相应的安全装置，使所用的木工机械都有安全装置，特别是对操作者有伤害危险的木工机械。对缺少安全装置或安全装置失效的木工机械，应禁止使用。

311.带锯机安全装置带锯机的各个部分，除了锯卡、导向辐的底面到工作台之间的工作部分外，都应用防护罩封闭。锯轮应完全封闭，锯轮罩的外圆面应该是整体的。锯卡与上锯轮罩之间的防护装置应罩住锯条的正面和两侧面，并能自动调整，随锯卡升降。锯卡应轻轻附着锯条，而不是紧卡着锯条，用手溜转锯条时应无卡塞现象。带锯机主要采用液压可调式封闭防护罩遮挡高速运转的锯条，使裸露部分与锯割木料的尺寸相适应，既能有效地进行锯割，又能在锯条“放炮”或断条、掉锯时，控制锯条崩溅、乱扎，避免对操作者造成伤害，同时可以防止工人在操作过程中手指误触锯条造成伤害事故。对锯条裸露的切割加工部位，为便于操作者观察和控制，还应设置相应的网状防护罩，防止加工锯屑等崩弹,造成人身伤害事故。带锯机停机时，由于受惯性力的作用将继续转动，此时手不小心触及锯条，就会造成误伤。为使其能迅速停机，应装设锯盘制动控制器。带锯机破损时，亦可使用锯盘制动器，使其停机。2.圆锯机安全装置为了防止木料反弹的危险，圆锯上应装设分离刀（松口刀）和活动防护罩。分离刀的作用是使木料连续分离，使锯材不会紧贴转动的刀片，从而不会产生木料反弹。活动罩的作用是遮住圆锯片，防止手过度靠近圆锯片，同时也能有效防止木料反弹。圆锯机安全装置通常由防护罩、导板、分离刀和防木料反弹挡架组成。弹性可调式安全防护罩可随锯割木料尺寸大小而升降,既

32便于推料进锯，又能控制锯屑飞溅和木料反弹；过锯木料由分离刀扩张锯口防止因夹锯造成木材反弹，并有助于提高锯割效率。圆锯机超限的噪声也是严重的职业危害，直接损害操作者的健康，应安装相应的消声装置。1.木工刨床安全装置刨床对操作者的人身伤害，一是徒手推木料容易伤害手指，二是刨床噪声产生职业危害。平刨伤手为多发性事故，一直未能很好解决。较先进的方法是采用光电技术保护操作者，当前国内应用效果不理想；较适用有效的方法是在刨切危险区域设置安全挡护装置，并限定与台面的间距，可阻挡手指进入危险区域，实际应用效果较好。降低噪声可采用开有小孔的定位垫片，能降低噪声10—15dB(A)o总之，大多数木工机械都有不同程度的危险或危害。有针对性地增设安全装置，是保护操作者身心健康和安全，促进和实现安全生产的重要技术措施。木工机械事故中，手压平刨上发生的事故占多数，因此在手压平刨上必须有安全防护装置。为了安全，手压平刨刀轴的设计与安装须符合下列要求：(1)必须使用圆柱形刀轴，绝对禁止使用方刀轴。(2)压力片的外缘应与刀轴外圆相合，当手触及刀轴时，只会碰伤手指皮，不会被切断。(3)刨刀刃口伸出量不能超过刀轴外径1.1mmo(4)刨口开口量应符合规定。

33第五节铸造安全技术铸造作为一种金属热加工工艺，将熔融金属浇注、压射或吸入铸型型腔中，待其凝固后而得到一定形状和性能铸件的方法。铸造作业一般按造型方法来分类，习惯上分为普通砂型铸造和特种铸造。铸造设备就是利用这种技术将金属熔炼成符合一定要求的液体并浇进铸型里，经冷却凝固、清整处理后得到有预定形状、尺寸和性能的铸件的能用到的所有机械设备。铸造设备主要包括：(1)砂处理设备，如碾轮式混砂机、逆流式混砂机、叶片沟槽式混砂矶、多边筛等。(2)有造型造芯用的各种造型机、造芯机，如高、中、低压造型机、抛砂机、无箱射压造型机、射芯机、冷和热芯盒机等。(3)金属冶炼设备，如冲天炉、电弧炉、感应炉、电阻炉、反射炉等。(4)铸件清理设备，如落砂机、抛丸机、清理滚筒机等。一、铸造作业危险有害因素铸造作业过程中存在诸多的不安全因素，可能导致多种危害,需要从管理和技术方面采取措施，控制事故的发生，减少职业危害。1.火灾及爆炸红热的铸件、飞溅铁水等一旦遇到易燃易爆物品，极易引发火灾和爆炸事故。2.灼烫浇注时稍有不慎，就可能被熔融金属烫伤；经过熔炼炉时，可

34能被飞溅的铁水烫伤；经过高温铸件时，也可能被烫伤。1.机械伤害铸造作业过程中，机械设备、工具或工件的非正常选择和使用，人的违章操作等，都可导致机械伤害。如造型机压伤，设备修理时误启动导致砸伤、碰伤。2.高处坠落由于工作环境恶劣、照明不良，加上车间设备立体交叉，维护、检修和使用时，易从高处坠落。3.尘毒危害在型砂、芯砂运输、加工过程中，打箱、落砂及铸件清理中，都会使作业地区产生大量的粉尘，因接触粉尘、有害物质等因素易引起职业病。冲天炉、电炉产生的烟气中含有大量对人体有害的一氧化碳，在烘烤砂型或砂芯时也有二氧化碳气体排出；利用焦炭熔化金属，以及铸型、浇包、砂芯干燥和浇铸过程中都会产生二氧化硫气体，如处理不当，将引起呼吸道疾病。4.噪声振动在铸造车间使用的震实造型机、铸件打箱时使用的震动器，以及在铸件清理工序中，利用风动工具清铲毛刺，利用滚筒清理铸件等都会产生大量噪声和强烈的振动。5.高温和热辐射铸造生产在熔化、浇铸、落砂工序中都会散发出大量的热量,在夏季车间温度会达到40℃

35或更高，铸件和熔炼炉对工作人员健康或工作极为不利。二、铸造作业安全技术措施由于铸造车间的工伤事故远较其他车间为多，因此，需从多方面采取安全技术措施。(-)工艺要求1.工艺布置应根据生产工艺水平、设备特点、厂区场地和厂房条件等，结合防尘防毒技术综合考虑工艺设备和生产流程的布局。污染较小的造型、制芯工段在集中采暖地区应布置在非采暖季节最小频率风向的下风侧，在非集中采暖地区应位于全面最小频率风向的下风侧。砂处理、清理等工段宜用轻质材料或实体墙等设施与其他部分隔开；大型铸造车间的砂处理、清理工段可布置在单独的厂房内。造型、落砂、清砂、打磨、切割、焊补等工序宜固定作业工位或场地，以方便采取防尘措施。在布置工艺设备和工作流程时，应为除尘系统的合理布置提供必要条件。2.工艺设备凡产生粉尘污染的定型铸造设备（如混砂机、筛砂机、带式运输机等），制造厂应配置密闭罩，非标准设备在设计时应附有防尘设施。型砂准备及砂的处理应密闭化、机械化。输送散料状干物料的带式运输机应设封闭罩。混砂不宜采用扬尘大的爬式翻斗加料机和外置式定量器，宜采用带称量装置的密闭混砂机。炉料准备的称量、送料及加料应采用机械化装置。3.工艺方法

36在采用新工艺、新材料时，应防止产生新污染。冲天炉熔炼不宜加萤石。应改进各种加热炉窑的结构、燃料和燃烧方法，以减少烟尘污染。回用热砂应进行降温去灰处理。1.工艺操作在工艺可能的条件下，宜采用湿法作业。落砂、打磨、切割等操作条件较差的场合，宜采用机械手遥控隔离作业。(1)炉料准备。炉料准备包括金属块料(铸铁块料、废铁等)、焦炭及各种辅料。在准备过程中最容易发生事故的是破碎金属块料。(2)熔化设备。用于机器制造工厂的熔化设备主要是冲天炉(化铁)和电弧炉(炼钢)。冲天炉熔炼过程是：从炉顶加料口加入焦炭、生铁、废钢铁和石灰石，高温炉气上升和金属炉料下降，伴随着底焦的燃烧，使金属炉料预热和熔化以及铁水过热，在炉气和炉渣及焦炭的作用下使铁水成分发生变化。所以，其安全技术主要从装料、鼓风、熔化、出渣出铁、打炉修炉等环节考虑。(3)浇注作业。浇注作业一般包括烘包、浇注和冷却三个工序。浇注前检查浇包是否符合要求，升降机构、倾转机构、自锁机构及抬架是否完好、灵活、可靠；浇包盛铁水不得太满，不得超过容积的80%,以免洒出伤人；浇注时，所有与金属溶液接触的工具,如扒渣棒、火钳等均需预热，防止与冷工具接触产生飞溅。(4)配砂作业。配砂作业的不安全因素有粉尘污染；钉子、铁片、铸造飞边等杂物扎伤；混砂机运转时，操作者伸手取砂样或试图铲出型砂，结果造成被打伤或被拖进混砂机等。(5)

37造型和制芯作业。制造砂型的工艺过程叫做造型，制造砂芯的工艺过程叫做制芯。生产上常用的造型设备有震实式、压实式、震压式等，常用的制芯设备有挤芯机、射芯机等。很多造型机、制芯机都是以压缩空气为动力源，为保证安全，防止设备发生事故或造成人身伤害，在结构、气路系统和操作中，应设有相应的安全装置，如限位装置、联锁装置、保险装置。(6)落砂清理作业。铸件冷却到一定温度后，将其从砂型中取出，并从铸件内腔中清除芯砂和芯骨的过程称为落砂。有时为提高生产率，若过早取出铸件，因其尚未完全凝固而易导致烫伤事故。(二)建筑要求铸造车间应安排在高温车间、动力车间的建筑群内，建在厂区其他不释放有害物质的生产建筑的下风侧。厂房主要朝向宜南北向。厂房平面布置应在满足产量和工艺流程的前提下同建筑、结构和防尘等要求综合考虑。铸造车间四周应有一定的绿化带。铸造车间除设计有局部通风装置外，还应利用天窗排风或设置屋顶通风器。熔化、浇注区和落砂、清理区应设避风天窗。有桥式起重设备的边跨，宜在适当高度位置设置能启闭的窗扇。(三)除尘1.炉窑(1)炼钢电弧炉。排烟宜采用炉外排烟、炉内排烟、炉内外结合排烟。通风除尘系统的设计参数应按冶炼氧化期最大烟气量考虑。电弧炉的烟气净化设备宜采用干式高效除尘器。（2）冲天炉。冲天炉的排烟净化宜采用机械排烟净化

38设备，包括高效旋风除尘器、颗粒层除尘器、电除尘器。当粉尘的排放浓度在400〜600mg/m3时，最好利用自然通风和喷淋装置进行排烟净化。1.破碎与碾磨设备领式破碎机上部，直接给料，落差小于1m时，可只做密闭罩而不排风。不论上部有无排风，当下部落差大于等于1m时，下部均应设置排风密封罩。球磨机的旋转滚筒应设在全密闭罩内。2.砂处理设备、筛选设备、输送设备以上所列设备及制芯、造型、落砂及清理、铸件表面清理等均应通风除尘。第六节锻造安全技术锻造是金属压力加工的方法之一，它是机械制造生产中的一个重要环节。根据锻造加工时金属材料所处温度状态的不同，锻造又可分为热锻、温锻和冷锻。热锻指被加工的金属材料处在红热状态（锻造温度范围内），通过锻造设备对金属施加的冲击力或静压力，使金属产生塑性变形而获得预想的外形尺寸和组织结构。锻造车间里的主要设备有锻锤、压力机（水压机或曲柄压力机）、加热炉等。操作人员经常处在振动、噪声、高温灼热、烟尘，以及料头、毛坯堆放等不利的工作环境中。因此，应特别注意操作这些设备人员的安全卫生，避免在生产过程中发生各种事故，尤其是人身伤害事故。一、锻造的特点从安全和劳动保护的角度来看，锻造的特点是：(1)

39锻造生产是在金属灼热的状态下进行的(如低碳钢锻造温度范围在750—1250℃之间)，由于有大量的手工作业，稍不小心就可能发生灼伤。(2)锻造作业的加热炉和灼热的钢锭、毛坯及锻件，不断地发散出大量的辐射热(锻件在锻压终了时，仍然具有相当高的温度),工人经常受到热辐射的侵害。(3)锻造作业的加热炉在燃烧过程中产生的烟尘排入车间的空气中，不但影响卫生，还降低了车间内的能见度(对于燃烧固体燃料的加热炉，情况就更为严重)，增加了发生事故的可能性。(4)锻造加工所使用的设备如空气锤、蒸汽锤、摩擦压力机等,工作时发出的都是冲击力。设备在承受这种冲击载荷时，本身容易突然损坏(如锻锤活塞杆的突然折断)而造成严重的伤害事故。压力机(如水压机、曲柄热模锻压力机、平锻机、精压机)、剪床等在工作时，冲击性虽然较小，但设备的突然损坏等情况也时有发生，操作者往往猝不及防，也有可能导致工伤事故。(5)锻造设备在工作中的作用力是很大的，如曲柄压力机、拉伸锻压机和水压机这类锻压设备，它们的工作条件虽较平稳，但其工作部件所产生的力量却很大，如我国已制造和使用的12000t的锻造水压机。就是常见的100~150t的压力机，所发出的力量已足够大。如果模子安装或操作时稍不正确，大部分的作用力就不是作用在工件上，而是作用在模子、工具或设备本身的部件上了。这样，某种安装调整上的错误或工具操作的不当，就可能引起机件的损坏以及其他严重的设备或人身事故。(6)

40锻工的工具和辅助工具，特别是手锻和自由锻的工具、夹钳等，这些工具都放在一起。在工作中，工具的更换很频繁，存放往往非常杂乱，这就必然增加对这些工具检查的困难，当锻造中需用某一工具而又不能迅速找到时，有时会“凑合”使用类似的工具，为此往往会造成工伤事故。(7)由于锻造作业设备在运行中产生噪声和振动，使工作地点嘈杂，影响人的听觉和神经系统，分散了注意力，因而增加了发生事故的可能性。二、锻造的危险有害因素1.在锻造生产中易发生的伤害事故，按其原因可分为3种：(1)机械伤害。锻造加工过程中，机械设备、工具或工件的非正常选择和使用，人的违章操作等，都可导致机械伤害。如锻锤锤头击伤；打飞锻件伤人；.辅助工具打飞击伤；模具、冲头打崩、损坏伤人；原料、锻件等在运输过程中造成的砸伤；操作杆打伤、锤杆断裂击伤等。(2)火灾爆炸。红热的坯料、锻件及飞溅氧化皮等一旦遇到易燃易爆物品，极易引发火灾和爆炸事故。⑶灼烫。锻造加工坯料常加热至800~1200℃,操作者一旦接触到红热的坯料、锻件及飞溅氧化皮等，必定被烫伤。2.职业危害。加热炉和灼热的工件辐射大量热能，火焰炉使用的各种燃料燃烧产生炉渣、烟尘，对这些如不采取通风净化措施，将会污染工作环境，恶化劳动条件，容易引起伤害事故。(1)噪声和振动。锻锤以巨大的力量冲击坯料，产生强烈的低频率噪声和振动，可引起职工听力降低或患振动病。(2)尘毒危害。火焰炉使用的各种燃料燃烧生产的炉渣、烟尘,空

41气中存在的有毒有害物质和粉尘微粒。(3)热辐射。加热炉和灼热的工件辐射大量热能。三、锻造的安全技术措施锻压机械的结构不但应保证设备运行中的安全，而且应能保证安装、拆卸和检修等各项工作的安全；此外，还必须便于调整和更换易损件，便于对在运行中应取下检查的零件进行检查。(1)锻压机械的机架和突出部分不得有棱角或毛刺。(2)外露的传动装置(齿轮传动、摩擦传动、曲柄传动或皮带传动等)必须有防护罩。防护罩需用较链安装在锻压设备的不动部件上。(3)锻压机械的启动装置必须能保证对设备进行迅速开关，并保证设备运行和停车状态的连续可靠。(4)启动装置的结构应能防止锻压机械意外地开动或自动开动。较大型的空气锤或蒸汽--空气自由锤一般是用手柄操纵的，应该设置简易的操作室或屏蔽装置。模锻锤的脚踏板也应置于某种挡板之下，操作者需将脚伸入挡板内进行操纵。设备上使用的模具都必须严格按照图样上提出的材料和热处理要求进行制造，紧固模具的斜楔应经退火处理，锻锤端部只允许局部淬火，端部一旦卷曲，则应停止使用或修复后再使用。(5)电动启动装置的按钮盒，其按钮上需标有“启动”、“停车”等字样。停车按钮为红色，其位置比启动按钮高10〜12mmo(6)高压蒸汽管道上必须装有安全阀和凝结罐，以消除水击现象，降低突然升高的压力。(7)

42蓄力器通往水压机的主管上必须装有当水耗量突然增高时能自动关闭水管的装置。(8)任何类型的蓄力器都应有安全阀。安全阀必须由技术检查员加铅封，并定期进行检查。(9)安全阀的重锤必须封在带锁的锤盒内。(10)安设在独立室内的重力式蓄力器必须装有荷重位置指示器，使操作人员能在水压机的工作地点上观察到荷重的位置。(11)新安装和经过大修理的锻压设备应该根据设备图样和技术说明书进行验收和试验。(12)操作人员应认真学习锻压设备安全技术操作规程，加强设备的维护、保养，保证设备的正常运行。第七节安全人机工程基本知识一、定义与研究内容（一）安全人机工程的定义安全人机工程是运用人机工程学的理论和方法研究“人一机一环境”系统，并使三者在安全的基础上达到最佳匹配，以确保系统高效、经济地运行的一门综合性的科学。（二）安全人机工程的主要研究内容安全人机工程主要研究内容包括如下4个方面：1.分析机械设备及设施在生产过程中存在的不安全因素，并有针对性地进行可靠性设计、维修性设计、安全装置设计、安全启动和安全操作设计及安全维修设计等。2.

43研究人的生理和心理特性，分析研究人和机器各自的功能特点，进行合理的功能分配，以建构不同类型的最佳人机系统。1.研究人与机器相互接触、相互联系的人机界面中信息传递的安全问题。2.分析人机系统的可靠性，建立人机系统可靠性设计原则，据此设计出经济、合理以及可靠性高的人机系统。在人机系统中人始终处于核心，起主导作用，机器起着安全可靠的保证作用。解决安全问题的基本需求是实现生产过程的机械化和自动化，以便让工业机器人代替人的部分危险操作，从根本上将人从危险作业环境中彻底解脱出来，实现安全生产。（三）人机系统的类型人机系统主要分两类，一类为机械化、半机械化控制的人机系统；另一类为全自动化控制的人机系统。在机械化、半机械化控制的人机系统中，人机共体，或机为主体，系统的动力源由机器提供，人在系统中主要充当生产过程的操作者与控制者，即控制器主要由人来进行操作。在控制系统中设置监控装置，如果人操作失误，机器会拒绝执行或提出警告,其结构如图1-5所示；这是现代生产中应用最多的人机系统类型。系统的安全性主要取决于人机功能分配的合理性、机器的本质安全性及人为失误状况。在全自动化控制的人机系统中，以机为主体，机器的正常运转完全依赖于闭环系统的机器自身的控制，人只是一个监视者和管理者，监视自动化机器的工作。只有在自动控制系统出现差错时，人才进行干预，采取相应的措施。其结构框图如图―6所示。系

44统的安全性主要取决于机器的本质安全性、机器的冗余系统失灵以及人处于低负荷时应急反应变差等。~~。O—动控制Rmz机Hf机监控二人监-图1—5机械化、半机械化人机系统简图图1—6全自动化人机系统简图二、机械设计本质安全(-)机械设计本质安全的定义机械设计本质安全是指机械的设计者，在设计阶段采取措施消除不安全隐患的一种实现机械安全的方法，包括在设计中排除危险部件，减少或避免在危险区工作，提供自动反馈设备并使运动的部件处于密封状态等。（二）机械失效安全机械设计者应该在设计中考虑到当发生故障时不出现危险。这一类装置包括操作限制开关，限制不应该发生的冲击及运动的预设制动装置，设置把手和预防下落的装置，失效安全的限电开关等。（三）机械部件的定位安全把机械的部件安置到不可能触及的地点，通过定位达到安全的目的。设计者必须考虑到人在正常情况下不会触及到部件，而在某些情况下可能会接触到，例如蹬着梯子对机械进行维修等情况。（四）机器的安全布置在车间内对机器进行合理的安全布局，可以使事故明显减少。布局时要考虑如下因素：1.空间

45便于操作、管理、维护、调试和清洁。1.照明包括工作场所的通用照明（自然光及人工照明，但要防止炫目）和为操作机器而需的照明。2.管、线布置不要妨碍人员在机器附近的安全出入，避免磕绊，有足够的上部空间。保证维修时人员的出入安全。第八节人的特性一、人体测量为了使各种与人有关的机械、设备、产品等能够在安全的前提下高效工作，就须实现人一一机的最优结合，并使人在使用时处于安全、舒适的状态和无害、宜人的环境之中；现代设计就必须充分考虑人体的各种人机学参数。(一)人体尺寸测量基础人体测量所涉及的是一个特定的群体而非个人。因而选择样本必须考虑代表性的群体，测量的结果要经过数理统计处理，以反映该群体的形态特征与差异程度。人体测量是通过测量人体各部位尺寸来确定个体之间和群体之间在人体尺寸上的差别，用以研究人的形态特征，从而为各种安全设计、工业设计和工程设计提供人体测量数据。1.被测者姿势(1)直立姿势。

46被测者挺胸直立，头部以眼耳平面定位，眼睛平视前方，肩部放松，上肢自然下垂，手伸直，手掌朝向体侧，手指轻贴大腿侧面，膝部自然伸直，左、右足后跟并拢，前端分开，使两足大致成45°夹角，体重均匀分布于两足。(2)坐姿。被测者挺胸坐在被调节至腓骨头高度的平面上，头部以眼耳平面定位，眼睛平视前方，左右大腿大致平行，膝弯曲大致成直角，足平放在地面上，手放在大腿上。1.测量基准面人体测量基准面的定位是由三个互相垂直的轴(铅垂轴，纵轴和横轴)来决定的。(1)矢状面。按前后方向将人体纵切为左、右两部分的所有断面，都可称为矢状面。(2)正中矢状面。将人体分为左、右对等的两半的断面称作正中矢状面。(3)冠状面。通过铅垂轴和横轴的平面及与其平行的所有平面都称为冠状面。(4)水平面。与矢状面及冠状面同时垂直的所有平面都称为水平面。水平面将人体分成上、下两部分。(5)眼耳平面。通过左、右耳屏点及眼眶下点的水平面称为眼耳平面或法兰克福平面。2.测量方向(1)在人体上、下方向上，将上方称为头侧端，将下方称为足侧端。(2)在人体左、右方向上，将靠近正中矢状面的方向称为内侧，将

47远离正中矢状面的方向称为外侧。(3)在四肢上，将靠近四肢附着部位的称为近位，将远离四肢附着部位的称为远位。(4)对于上肢，将挠骨侧称为挠侧，将尺骨侧称为尺侧。（5）对于下肢，将胫骨侧称为胫侧，将腓骨侧称为腓侧。1.支承面和衣着立姿时站立的地面或平台以及坐姿时的椅平面应是水平的、稳固的、不可压缩的。要求被测量者裸体或穿着尽量少的内衣（例如只穿内裤和汗背心）测量，在后者情况下，在测量胸围时，男性应撩起汗背心，女性应松开胸罩后进行测量。2.人体测量的主要仪器在人体尺寸参数的测量中，所采用的人体测量仪器有：人体测高仪、人体测量用直脚规、人体测量用弯脚规、人体测量用三脚平行规、坐高椅、量足仪、角度计、软卷尺以及医用磅秤等。我国对人体尺寸测量专用仪器已制定了标准，而通用的人体测量仪器可采用一般的人体生理测量的有关仪器。⑴人体测高仪。主要是用来测量身高、坐高、立姿和坐姿的眼高以及伸手向上所及的高度等立姿和坐姿的人体各部位高度尺寸。⑵人体测量用直脚规。主要是用来测量两点间的直线距离，特别适宜测量距离较短的不规则部位的宽度或直径，如测量耳、脸、手、足等部位的尺寸。（3）

48人体测量用弯脚规。常常用于不能直接以直尺测量的两点间距离的测量，如测量肩宽、胸厚等部位的尺寸。1.人体测量主要统计函数⑴平均数。常用统计指标平均数亦称均值，可用X表示。对于n个样本的测量值X”x2,...xn,其平均值x如式IT所示:⑵方差。方差又叫均方差，一般用S?表示，是描述测量数据在平均值上下波动程度大小的值。方差表明样本的测量值是变量,既趋向均值而又在一定范围内波动。对于n个样本的测量值X1，x2....xn,方差的计算式为：(1-2)常用s2=一1(£v-n?)来简化计算。n-Ifn(3)标准差。为统一量纲，人们常用标准差S来表示样本相对平均值的波动情况，即测量值集中与离散的程度。对于n个样本的测量值Xi,X2,...Xn,标准差的计算式为：s=—(£iWif⑷标准误差。标准误差又称抽样误差。由抽样的统计值来推测总体的统计值，而一般情况下，抽样与总体的统计值不可能完全相同，这种差别就是由抽样引起的，被称为标准误差或抽样误差。标准误差，的一般计算式为：S；=(1—4)771⑸百分位数。即百分位，是人体测量常用概念。表示某一测量数值所标志的群体数量与整个群体的百分比关系，最常用第5、第50、第95

49三种百分数位。以人的身高尺寸为例，第5百分位数是指有5%的人群身材尺寸小于此值，而有95%的人群身材大于此值；第50百分位数是指大于或小于此人群身材尺寸的各为50%;第95百分位数是指有95%的人群身材尺寸小于此值，而有5%的人群身材大于此值。一般认为，人体尺寸统计数据基本符合正态分布规律,因此可用平均值x和标准差S来计算某一百分位所对应的人体尺寸数值小。p,=£±(SxK)(1—5)式中K为变换系数。在求第1百分位数〜第50百分位数据时，取负号；求第50百分位数~第99百分位数据时，取正号。常用的百分位和变换系数的关系见表「2。第50百分位数即中位数。表1-2百分位和变换系数百分位(%)K百分位(%)K0.52.576901.2821.02.326951.6452.51.96097.51.96051.64599.02.326101.28299.52.576500.000利用正态分布理论，还可以求出某一测量数据所属的百分位数P,即：尸=0.5+p(1—6)根据在正态分布概率数值表上的z值可查得对应概率数值p,其中Xi-X,、=-4-(1-7)3帮态恻量1.静态测量方法人体尺寸的静态测量属于传统的测量方法，用途很广。静态人体测量可采取不同的姿势，主要有立姿、坐姿、跪姿和卧姿等几种。制作衣服时人体尺寸的测量是常见的人体静态测量的方法,这

50种测量是在被测量者静态地站着或坐着的姿势下进行的。静态测量数据是动态测量的基础，是设计人机系统不可缺少的参数。人体测量的数据是指人体不同部位的尺寸，在设计不同的设备或产品时，会涉及到人体不同部位的尺寸。不同的人给出的人体测量的定义可能略有出入。1986年Pheasant给出了较权威的各种人体测量数据及其图示，见图「7。关于该图的有关解释可参照表1-3。

51

52续表编号名称概念及用途13臀一膝长与座位之间的行距有关14臀一腿弯度与座位的深度有关15膝盖高与桌子下面的空间有关16腿弯高从地面到膝釜底下弯角的垂直距离，与椅子的最大的可接受的高度有关17肩宽肩部的最大水平宽度，与肩部的水平空间有关18肩宽指人体肩关节之间的距离,与服装设计有关19臀宽用于设计座位的宽度20胸部厚从垂直的背部到前胸的最大水平距离，与座位的靠背和障碍物之间的空间设计有关21腹部厚标准坐姿垂直背部到腹部最大水平距离，与座位毒背和障碍物间空间设计有关22肩-肘长在标准的坐姿中,从肩峰到肘下部的距离23肘-指尖长在标准的坐姿中，从肘后到中指尖的距离,涉及前臂延伸的区域，用来定义正常的工作区域，胳膊的伸展区域24上肢长在肘和腕都伸直的状态下，从肩峰到指尖的距离25手心长手臂伸直，从肩峰到手中所握物体中心的距离，表示上肢的功能长度，用来确定使人感到方便的伸展区域26头部厚脸部的眉间到后脑部的距离，可作为眼部位置的参考数据27头部宽头部两耳上面的最大宽度28手长在手保持僵直的状态下，从腕部的皱痕到中指尖的距离29手的宽度通过手掌的最大宽度，在掌骨的末梢，与把手、控制杆的设计有关30脚长从脚后跟到*长的脚趾尖的距高，平行于脚的轴心，用于脚的空间以及踏板的设计31脚宽脚的♦大水平宽度，与脚的轴线垂直,用于脚的空间以及踏板占据的空间设计32跨度当两只手都向两边伸直时，两手指尖的最大水平距离（横向伸展开）33肘部跨度当上臂向两边伸展，肘部弯曲使指尖触胸时，两肘尖的距离34站立手掌握点人体站立时.胳肿向上举起时手掌可以握住的最高的圆棒中心35标准坐姿手掌握点.人体在保持坐姿时，手掌的最高握点1.影响人体测量数据的因素人体的结构尺寸随着区域、民族、性别、年龄和生活状况等因素的不同而有差异。⑴民族因素。每个民族都有自己的人体数据，一般不能套用其他民族的测量结果来设计本民族的设备。例如，美国空军的驾驶舱在美国本土的适应范围在第5百分位和第95百分位之间，也就是说，适应90%的美国人；其对于法国人降为80%,对意大利人为69%,日本人为43%,泰国人为24%,

53越南人为14%。因此，不同民族具有不同的人体尺寸，在设计汽车、飞机等时，亦应参考使用者民族的统计数据。(2)性别、年龄因素。统计资料显示，男性的平均身高比女性高100mm。同时，人的体形也随着年龄的增长而变化，最为显著的是儿童期和青年期。一般而言，在22岁以前身高呈上升趋势，30岁以后呈下降趋势。男性在其20岁左右身体尺寸发展到最高点，女性这一点大约在17岁。随着年龄的增长，人的身高在40岁时开始缩减，并且随年龄的增加这一过程也在加速(主要发生在脊柱)。而人的体重和某些宽度和周长尺寸却随着年龄的增长而增加。因此，在设计工作装置时，须了解所设计的工作装置是否适合于特定的年龄组使用。在使用人体尺寸数据时，也应明确作为这些数据来源的年龄组。(3)职业因素。从大量的劳动科学和医学调查中可知，不同职业的人在体型和人体尺寸上存在着较大的差异。由于长期的职业活动，使他们身体的某些部分得到了特别锻炼及适应而改变了体型。体力劳动者和脑力劳动者在体型和身体的某些尺寸方面就有较大的差别。除了在身高和躯干与腿的比例上有差别外，在头部、腹部、身体各部分的周长以及全身脂肪的分布上也有差别。如运动员在身体尺寸和形态上都较一般人有不同。另外，一些职业对于雇员的体型会有一些特定的要求：例如飞行员、消防队员、模特、警察等。（三）劭态恻量1.活动空间

54要完成一项非常简单的任务，人体也需要某些部位运动，这就要求有足够的空间，即活动空间。人在劳动或运动时，人体空间位置与尺寸时刻在变化，这种变化是动态变化。动态测量就是测定人体动态变化时的数值。静态测量的数据,虽可解决许多产品设计问题，但人在劳动时，姿势和体位会频繁变化，就需用动态数据进行衡量。活动空间的分配依赖于许多因素：使用的人群，任务，衣物,设备及作业性质等。所以一般没有固定的规则或模式。例如，一名消防队员在特定宽度的通道攀梯时，就要考虑他的衣服的不同、携带设备的不同，以及通道内是否还有另外的物体，如灯、其他仪器。在不同的情境要求下，需要不同尺寸的活动空间。1.伸展域人在各种状况下工作时都需要有足够的活动空间。在工作中人常取站、坐、跪等作业姿势；立姿时人的活动空间不仅取决于身体的尺寸，而且也取决于保持身体平衡的微小平衡动作和肌肉。人在站立并保持脚的站立面不变时，手臂的活动空间用舒适伸展域来表示。伸展域可从立视图和平面图两个方面来看；主要有：通过肩部关节的正中矢状面的垂直部分；通过关节的横断面的水平部分；通过肩关节的沿着冠状缝平面的垂直部分。设计人员更为关心的是人在工作时所涉及的区域；1963年Bames提出了此种情况的正常区域和最大区域的概念。下面以前臂伸展域为例进行说明。⑴正常区域。

55将上肢轻松地垂直于体侧，曲肘，以肘关节为中心，前臂和手能自由到达的区域，在该范围内，人操作时能舒适、轻快地工作，即前臂活动正常范围。正常作业范围的大小、舒适度与工作台的高度、操作者的性别、民族因素、手的活动特征和运动方向等因素有关。(2)最大区域。例如完全伸展整个上臂所能涉及的区域。手臂向外伸直，以肩关节为中心，臂的长度(半径不包括手长)所划过的弧形轨迹在水平面上的投影。在最大作业范围内操作时，静力负荷较大，长时间处于这种状态下操作，最容易引起疲劳。除了手的水平作业范围之外，还有脚的作业范围。由于脚的生理特征，其作业范围不可能很大，其作业范围是以水平方向可能移动的尺寸来确定的。脚的舒适作业范围，要根据脚的出力、动作频率、操作姿势、机械作业的形式、作业内容等综合分析的结果来确定。(^)人体测量数据的运用率则在运用人体测量数据进行设计时，应遵循以下几个准则：1.最大最小准则。该准则要求根据具体设计目的选用最小或最大人体参数。如人体身高常用于通道和门的最小高度设计，为尽可能使所有人(99%以上)通过时不致发生撞头事件，通道和门的最小高度设计应使用高百分位身高数据；而操作力设计则应按最小操纵力准则设计。2.可调性准则。对与健康安全关系密切或减轻作业疲劳的设计应遵循可调性准则，在使用对象群体的5%—95%可调。如汽车座椅应在高度、靠背倾角、前后距离等尺度方向上可调。3.

56平均准则。虽然平均这个概念在有关人使用的产品、用具设计中不太合理，但诸如门拉手高、锤子和刀的手柄等，常用平均值进行设计更合理。同理，对于肘部平放高度设计数而言，由于主要是能使手臂得到舒适的休息，故选用第50百分位数据较合理，对于中国人而言，这个高度在14~27.9cm之间。1.使用最新人体数据准则。所有国家的人体尺度都会随着年代、社会经济的变化而不同。因此，应使用最新的人体数据进行设计。2.地域性准则。一个国家的人体参数与地理区域分布、民族等因素有关，设计时必须考虑实际服务的区域和民族分布等因素。3.功能修正与最小心理空间相结合准则。国家标准公布的有关人体数据是在裸体或穿单薄内衣的条件下测得的，测量时不穿鞋。而设计中所涉及的人体尺度是在穿衣服、穿鞋甚至戴帽条件下的人体尺寸。因此，考虑有关人体尺寸时，必须给衣服、鞋、帽留下适当的余量，也就是应在人体尺寸上增加适当的着装修正量。所有这些修正量总计为功能修正量。于是，产品的最小功能尺寸可由式1-8确宗！=(+A/(1—8)式中S.——最小功能尺寸；&——第a百分位人体尺寸数据；△/功能修正量。功能修正量随产品不同而异，通常为正值，但有时也可能为负值。通常用实验方法求得功能修正量，但也可以通过统计数据获得。对于着装和穿鞋修正量可参照表-4中的数据确定。对姿势修正量的常用数据是：立姿时的身高、眼高减10nlm;坐姿时的坐高、眼高减44mm。考虑操作功能修正量时，应以上肢前展长为依据，而上肢前展长是后背至中指尖点的距离，因而对操作不同功能的控制器应作不同的修正。如对按钮开关可减12mm;对推滑板推钮、扳动扳钮开关则减25mm。裳IT正常人着装身材尺寸和穿鞋修正量值mm项目尺寸修正置修正原因

57站姿高25-38鞋高坐姿高3裤厚站姿眼高36能高坐姿眼高3裤厚肩宽13衣胸宽8衣胸厚18衣腹厚23衣立姿臀宽13衣空姿臀宽13衣肩高10衣(包括坐高3及肩7)两时间宽20肩一时8手臂弯曲时,肩肘部衣服压重5大M厚13膝宽8膝高33。一膝5足宽13-20足长30-38足后跟25-38另外，为了克服人们心理上产生的“空间压抑感”、“高度恐惧感”等心理感受，或者为了满足人们“求美”、“求奇”等心理需求，在产品最小功能尺寸上常附加一项增量，称为心理修正量。考虑了心理修正量的产品功能尺寸称为最佳功能尺寸，可表示为：=Sa+Af+Ap（1—9）式中——最佳功能尺寸；Sa——第a百分位人体尺寸数据；A,功能修正量;Z11、理修正量。心理修正量可用实验方法求得，一般是通过被试者主观评价表的评分结果进行统计分析求得心理修正量。二、人的生理特性（一）人的感觉与感觉器官/.视觉⑴几种常见的视觉现象1）暗适应与明适应能力。人眼对光亮度变化的顺应性，称为适应，

58适应有明适应和暗适应两种。暗适应是指人从光亮处进入黑暗处，开始时一切都看不见，需要经过一定时间以后才能逐渐看清被视物的轮廓。暗适应的过渡时间较长，约需要30min才能完全适应。明适应是指人从暗处进入亮处时，能够看清视物的适应过程，这个过渡时间很短，约需lmin,明适应过程即趋于完成。人在明暗急剧变化的环境中工作，会因受适应性的限制，视力出现短暂的下降；若频繁地出现这种情况，会产生视觉疲劳，并容易引发事故。为此，在需要频繁改变光亮度的场所，应采用缓和照明，避免光亮度的急剧变化。2）眩光。当人的视野中有极强的亮度对比时，由光源直射或由光滑表面反射出的刺激或耀眼的强烈光线，称为眩光。眩光可使人眼感到不舒服，使可见度下降，并引起视力明显下降。眩光造成的有害影响主要有：破坏暗适应,产生视觉后像;降低视网膜上的照度;减弱被观察物体与背景的对比度;观察物体时产生模糊感觉等,这些都将影响操作者的正常作业。3）视错觉。人在观察物体时，光线不仅使神经系统产生反应，而且由于视网膜受到光线的刺激，会在横截面上产生扩大范围的影响，使得视觉印象与物体的实际大小、形状存在差异，这种现象称为视错觉。视错觉是普遍存在的现象，其主要类型有影扰错觉、色彩错觉及物体运动错觉等。其中常见的形状错觉有长短错觉、方向错觉、对比错觉、大小错觉、远近错觉及透视错觉等；色彩错觉又有对比错觉、大小错觉、温度错觉、距离错觉及疲劳错觉等。在工程设计时，为使设计达到预期的效果，应考虑视错觉的影响。（2）视觉损伤与视觉疲劳

591）视觉损伤。在生产过程中，除切屑颗粒、火花、飞沫、热气流、烟雾、化学物质等有形物质会造成对眼的伤害之外，强光或有害光也会造成对眼的伤害。眼睛能承受的可见光的最大亮度值约为lO'cd/niZ,如超过此值,人眼视网膜就会受到损伤。300mm以下的短波紫外线可引起紫外线眼炎；紫外线照射4-5h后眼睛便会充血，10-12h后会使眼睛剧痛而不能睁眼，这一般是暂时性症状，大多可以治愈；常受红外线照射可引起白内障；直视高亮度光源（如激光、太阳光等），会引起黄斑烧伤，有可能造成无法恢复的视力减退；低照度或低质量的光环境，会引起各种眼的折光缺陷或提早形成老花。眩光或照度剧烈而频繁变化的光可引起视觉机能的降低。2）视觉疲劳。人们长期从事近距离工作和精细作业，由于长时间看近物或细小物体，睫状肌必须持续地收缩以增加晶状体的白度。这将引起视觉疲劳，甚至导致睫状肌萎缩，使其调节能力降低。长期在劣质光照环境下工作，会引起眼睛局部疲劳和全身性疲劳。全身性疲劳表现为疲倦、食欲下降、肩上肌肉僵硬发麻等自律神经失调症状；眼部疲劳表现为眼痛、头痛、视力下降等症状。此外，作为眼睛调节肌肉的虹膜睫状肌的疲劳还可能导致近视。（3）视党的运动规律人们在观察物体时，视线的移动对看清和看准物体有一定规律。掌握这些规律，有利于在工程设计中满足人机工程学的设计要求。1）眼睛的水平运动比垂直运动快，即最容易看到水平方向的东西，对垂直方向的东西感受慢。所以，一般机器的外形常设计成横向长方形。

602）视线运动的顺序习惯于从左到右，从上到下，顺时针进行。3）对物体尺寸和比例的估计，水平方向比垂直方向准确、迅速，且不易疲劳。4）当眼睛偏离视中心时，在偏离距离相同的情况下，观察优先的顺序是左上、右上、左下、右下。5）在视线突然转移的过程中，约有3%的视觉能看清目标，其余97%的视觉都是不真实的，所以在工作时，不应有突然转移视线的要求，杳则会降低视觉的准确性。如需要人的视线突然转动时,也应要求慢一些才能引起视觉注意。为此，应给出一定标志，如利用箭头或颜色预先引起人的注意，以便把视线转移放慢，或者采用有节奏的结构等。6）对于运动的目标，只有当角速度大于1'/$一2，/s时，且双眼的焦点同时集中在同一个目标上时，才能鉴别出其运动状态。7）人眼看一个目标要得到视觉印象，最短的注视时间为0.07~0.3s,这与照明的亮度有关。人眼视觉的暂停时间平均需要0.17s。2.听觉听觉的功能主要在于分辨声音的高低和强弱，还可判断环境中声源的方向和远近等。⑴听觉特性1）听觉绝对阈眼。听觉的绝对阈限是指人的听觉系统感受到的最弱声音和痛觉声音强度值，且与频率和声压有关。阈限以外,人耳感受性降低以致不能产生听觉。声波刺激作用的时间对听觉阈值有重要的影响，一般识别声音所需要的最短持续时间为20〜50ms。

61听觉的绝对阈限包括频率阈膜、声压阈限和声强阈限。声强是指在垂直于声波传播方向上，单位时间内通过单位面积的平均声能,单位为W/右。当声音频率为20Hz,其声压为2x10-pa、声强为l（T"W/ni2的值为听阈；低于听阈的声音不能产生听觉。2）听觉的辨别同眼。人耳具有区分不同频率和不同强度声音的能力。辨别阈限是指听觉系统能分辨出两个声音的最小差异。辨别阈限与声音的频率和强度都有关系。人耳对频率的感觉最灵敏，常常能感觉出频率的微小变化，而对强度的感觉次之，不如对频率的感觉灵敏。不过二者都是在低频、低强度时，辨别阈值较高。3）辨别声音的方向和距离的能力。在正常情况下,人们双耳的听力是一致的。因此，根据声音到达两耳的强度和时间先后之差可以判断声源的方向。例如，声源在右侧时，距左耳稍远，声波到达左耳所需时间就稍长。声源与两耳间的距离每相差1cm,传播时间就相差0.029ms。这个时间差足以给判断声源的方位提供有效的信息。另外，由于头部的屏蔽作用及距离之差会使两耳感受到声强的差别，因此，同样可以判断声源的方位。以上这两种判断方法，只有声源恰好在听者的左方或右方时，才能确切判断声源的方位。如果声源在听者的上、下方或前、后方，就较难确定其方位。这时通过转动头部，以获得较明显的时差及声强差，加之头部转过的角度可判断其方位，在危险情况下，除了听到警戒声之外，如能识别出声源的方向，往往会避免事故的发生。判断声源的距离主要依靠声压和主观经验。在自由空间，距离每增加一倍，声压级将减少6dB（A）。⑵听觉的掩蔽效应

62当几种声强不同的声音传到人耳时只能听到最强的声音，较弱的声音则听不到，即弱声被掩盖了。一个声音由于其他声音的干扰而使人的听觉发生困难，只有提高该声音的强度才能使人产生听觉，这种现象称为听觉的掩蔽。被掩蔽声音阈值强度提高的现象即掩蔽效应。2.人的感觉与女应人们在操纵机械或观察识别事物时，从观察、识别、开始操纵到采取行动，存在一个感知和执行的时间过程，即存在一段反应时间。⑺反应时间。反应时间是指人从机器或外界获得信息，经过大脑加工分析发出指令到运动器官，运动器官开始执行动作所需的时间。反应时间是从包括感觉反应时间（从信息开始刺激到感觉器官有感觉所用时间）到开始动作所用时间（信息加工、决策、发令开始执行所用时间）的总和。由于人的生理、心理因索的限制，人对刺激的反应速度是有限的。一般条件下，反而时间约为0.1~0.5S。对于复杂的选择性反应时间达1~3S,要进行复杂判断和认识的反应时间平均达3~53；具体的带有判别的反应时间t可用式1—10求得：，=klog2(n+1)(1—10：式中，A为常数；n为等概率出现的选择对象数；(n+1)是考虑判明是否出现刺激。在机器设计中为了保证安全作业，一方面应使操纵速度低于人的反应速度，另一方面应设法提高人的反应速度。⑵减少反应时间的莲径。一般来说，机器设备的情况、信息的强弱和信息状况等外界条件是影响反应时间的重要因素；而机器的外观造型和操纵机构是否适宜于人的操作要求，以及操作者的生物力学特性等，则是直接影响动作时间的重要因素。1)合理地选择感知类型。比较各类感觉的反应时间发现，听觉反应时间最短，约0.1—0.2s,

63其次是触觉和视觉。所以在设计各类机器时，应根据操纵控制情况，合理选择感觉通道，尽量利用反应时间短的器官通道进行控制。2)适应人的生理、心理要求，模人机工程学原则设计机器。3)操作者操作技术的熟练程度直接影响反应速度，应通过训练来提高人的反反速度°(二)人体的特征参数1.人体特性参数与产品设计和操纵机器有关的人体特性参数较多，归纳起来主要有如下4类：⑴静忠参数。静态参数是指人体在静止状态下测得的形态参数，也称人体的基本尺度，如人体高度及各部位长度尺寸等。(2)动志参数。动态参数是指在人体运动状态下，人体的动作范围，主要包括肢体的活动角度和肢体所能达到的距离等两方面的参数。如手臂、腿脚活动时测得的参数等。(3)生理学参数。生理学参数主要是指有关的人体各种活动和工作引起的生理变化，反映人在活动和工作时负荷大小的参数，包切人体耗氧量、心脏跳动频率、呼吸频率及人体表面积和体积(4)生物力学参数。主要指人体各部分，如手掌、前臂、上臂、躯干(包括头、颈)、大腿和小腿、脚等出力大小的参数，如握力、拉力、推力、推举力、转动惯量等。

641.人体劳动强度参数⑴人体的能量代谢人在作业过程中所需要的能量，是分别由三种不同的能源系统：ATP-CP(三磷酸腺甘一磷酸肌酸)系统、乳酸能系统和有氧氧化系统提供的。这三个系统的供能状况与体力劳动的关系如表1-5所示。表1T供能状况与体力劳动的关系名称代谢需氧状况供能速度能源物质产生ATP的量体力劳动类型ATP-CP系统无氧代谢非常迅速CP很少劳动之初和极短时间内的极强体力劳动供能乳酸能系统无氧代谢迅速糖原有限短时间内高强度体力劳动的功能有班氧化系统有氧代谢较慢糖原、脂肪、蛋白质几乎不受限制持续时间长、强度小的各种劳动供能以人体能量代谢的测定方法人体能量的产生和消耗称为能量代谢，常用的能量代谢测定方法有直接法和间接法两种。目前一般采用间接法，其基本原理是，能量代谢可通过人体的氧耗量反映出来，因此首先测得单位时间内糖、脂肪等能源物质在体内氧化时的氧耗量和二氧化碳的排出量，求得两者之比（呼吸商），由此再推算某一时间或某项作业所消耗的能量。能耗量通常以千卡（kcal）表示。关于氧耗量有两种表示方法，一种以每分钟所消耗的氧气的容积表示，即每分钟耗氧多少升（I/min）：另一种以人体千克体重每分钟消耗的氧气量表示［cm3/（kg-min）］01L/min=IFXIO-3cm3/（kg,min）从事劳动所需要的能量最终来源于糖、脂肪、蛋白质的氧化和分解，而且这三者在体内可以通过一定的生物化学机制相互转换，这在生物化学上被称为“三竣酸循环”。在能源物质的氧化分解过程中，人体必须不断地吸入氧，并不断地排出二氧化碳。不同的能源物质在体内氧化时，其呼吸商是不同的；同时，各种能源物质在体内氧化时，每消耗1L氧所产生的热量（氧热价）也是不同的。

659熊量代谢与能量代谢率人体代谢所产生的能量等于消耗于体外做功的能量和在体内直接、间接转化为热的能量之和。在不对外做功的条件下，体内所产生的能量等于由身体发散出的能量，从而使体温维持在相对恒定的水平上。能量代谢分为三种，即基础代谢、安静代谢和活动代谢。①基础代谢。人体代谢的速率随所处的环境条件有所不同。生理学将人清醒、静卧、空腹(食后10h以上)、室温在20C左右这一条件定为基础条件。人体在基础条件下的能量代谢称为基础代谢。单位时间内的基础代谢量称为基础代谢率，是单位时间人体维持基本生命活动所消耗最低限度的能量；通常以每小时每平方米体表面积消耗的热量表示，记作kcal/(h.m2)o②安静代谢。安静代谢是作业或劳动开始之前，仅为保持身体各部位的平衡或某姿势条件下的能量代谢。安静代谢量应包括基础代谢量。测定安静代谢量一般是在作业前或作业后，被测者坐在椅子上并保持安静状态，通过呼气取样采用呼气分析法进行的。安静状态可通过呼吸次数或脉搏数判断，通常也可以常温下基础代谢量的120%作为安静代谢量进行估算。③活动代谢。活动代谢亦称为劳动代谢、作业代谢或工作代谢。它指人在从事特定活动过程中所进行的能量代谢。体力劳动是使能量代谢亢进的最主要原因。因为在实际活动中所测得的能量代谢率，不仅包括活动代谢，也包括基础代谢与安静代谢，所以一般应存在这样的关系：活动代谢率=实际代谢率-安静代谢率。活动代谢率的量纲为kcal/(min.m2)o

66活动代谢与体力劳动强度有直接对应关系，它对于劳动管理、劳动卫生具有极为重要的意义，是计算劳动者一天中所消耗的能量以及计算需要营养补给的热量的依据，也是评价劳动负荷合理性的重要指标。④相对能量代谢率RMR。体力劳动强度不同，则所消耗的能量也不同。由于劳动者性别、年龄、体力与体质方面存在着差异，从事同等强度的体力劳动，消耗的能量亦不同。为了消除劳动者个体之间的差异因素，常用活动代谢率与基础代谢率之比，即相对能量代谢率来衡量劳动强度的大小。相对能量代谢率RMR可表达为：RMR=活动代谢率/基础代谢率=(作业时实际代谢率-安静代谢率)/基础代谢率用RMR衡量劳动强度比较准确，目前在日本已被广泛使用。除利用实测方法之外，还可用简易方法近似计算人在一个工作日(8h)中的能量消耗，其计算公式为：总代谢率=安静代谢率+活动代谢率=L2x基础代谢率+RMRx基础代谢率=基础代谢率x(1.2+RMR)总能耗(kcal)=(1.2+RMR)x基础代谢率x体表面积x活动时间，影响能量代谢的因素影响人体作业时能量代谢的因素很多，如作业类型、作业方法、作业姿势、作业速度等。(2)耗氧量(l/min)人在作业时因耗能量增加，需氧量也必然增多，每分钟的需氧量称为耗氧量。人体每分钟内能供应的最大氧量称为最大耗氧量，正常成人一般不超过3L,常锻炼者可达到4L以上。最大耗氧量可用绝对数表示，单位L/min;也可用相对数表示，单位是mL/N.mmo

67Bruce(布鲁斯)于1972年给出了年龄与最大耗氧量间的经验公式，即：Vo2max=5.6592-0.03984(1—11)式中Vo2max——最大耗氧量，ml/(N•min),Mo?max可作为允许最大体力消耗的标志；A——人的年龄(岁)。(3)心率—(min"!!；)在其他条件相同时，有时也用心率的变化来评价劳动强度，巴斯奇尔克(Buskirk)1974年给出了最大心率HRmax与年龄之间的经验公式，即：HRmax=209.2-0,744(1—12)式中HRmax最大心率，次/min4——年龄(岁)。(4)人的劳动强度劳动强度是以作业过程中人体的能耗量、氧耗、心率、直肠温度、排汗率或相对代谢率等作为指标分级的。由于最紧张的脑力劳动的能量消耗一般不超过基础代谢的10%，而体力劳动的能量消耗可高达基础代谢的10—25倍，因此，以能量消耗或相对代谢率作为指标制定的劳动强度分级，只适用于以体力劳动为主的作业。9国外的劳劭强度分级国外常用的克里斯坦森(Christensen)标准是以能耗量和氧耗量作为分级标准来划分不同劳动强度的，如表1T所示。该标准所依据的为欧美人的平均值，即体重70kg、体表面积1.84m2。所分等级为轻、中等、强、极强、过强共五级。对我国该标准显得过高。因此，有人建议将该标准按我国人体表面积减去5%~20%作为标准。表1-6按能耗和屈耗分级的劳动强度指标劳动强度级轻中等强极强过强能耗下限(kcal/min)2.5(10.5)7.3(31.4)10.U(41.y)耗氧量下限(lymin)0.51.01.52.02.5乡我国的劳劭强度分级我国现使用的是1997年修订的国家标准《体力劳动强度分级》(GB3869-1997)o

68该标准把作业时间和单项动作能量消耗比较客观合理地统一协调起来，能比较如实地反映工时较长、单项作业动作耗能较少的行业工种的全日体力劳动强度，同时亦兼顾到工时较短、单项作业动作耗能较多的行业工种的劳动强度，基本上克服了以往长期存在的“轻工业不轻”，“重工业不重”的行业工种之间分级定额不合理现象的问题。体现了体力劳动的体态、姿势和方式，提出了体力作业方式系数，充分考虑到性别差异，能比较全面地反映作业时人体负荷的大小。劳动强度指数/劳动强度指数，是区分体力劳动强度等级的指标，指数大反映劳动强度大，指数小反映劳动强度小。体力劳动强度，按大小分为4级,见表«1-7体力劳动强度分级表体力劳动强度级别体力劳动强度指数I级n级7=15-20皿级/=20-25N级/>25体力劳动强度指数I的计算方法为:1=T-Af•S-JT-10(1—13)式中T——劳动时间率=工作日净劳动时间（min）/工作日总工时（min）,%；M-8h工作日能量代谢率，kj/min•m2；S―性别系数，男性=1,女性=1.3；W―体力劳动方式系数，搬=110——计算常数。,扛=0.40,推/拉=0.05；

69通过以上公式计算的I,基本上能正确反映生理负荷大小。能量代谢率、耗氧量、心率及劳动强度指数分级标准见表1—8。表1T劳动强度分级分级能量消耗（大于基础代谢频率倍数）耗氧量/(L-min1)相当于hmax的百分率/%心率/(L-min"1)劳动强度指标/I级<3<1.0<25<1000511级3-4.51.0-1.4-50-124-20m级4.6-7.01.5-2.0~75-150~25N级>7.0>2.0>75>150>25（三）疲劳1.疲劳的定义疲劳分为肌肉疲劳（或称体力疲劳）和精神疲劳（或称脑力疲劳）两种。肌肉疲劳是指过度紧张的肌肉局部出现酸痛现象，一般只涉及大脑皮层的局部区域。而精神疲劳则与中枢神经活动有关，是一种弥散的、不愿意再作任何活动的懒惰感觉，意味着肌体迫切需要休息。2.疲劳产生的原因及消除途径⑨疲劳的原因。劳动过程中，人体承受了肉体或精神上的负荷，受工作负荷的影响产生负担，负担随时间推移，不断地积累就将引发疲劳。归结起来疲劳有两个方面的主要原因。1）工作条件因素。泛指一切对劳动者的劳动过程产生影响的工作环境。①劳动制度和生产组织不合理。如作业时间过久、强度过大、速度过快、体位欠佳等。②机器设备和工具条件差，设计不良。如控制器、显示器不适合于人的心理及生理要求。

70③工作环境很差。如照明欠佳，噪声太强，振动、高温、高湿以及空气污染等。2）作业者本身的因素。作业者因素包括作业者的熟练程度、操作技巧、身体素质及对工作的适应性，营养、年龄、休息、生活条件以及劳动情绪等。这里，大多数影响因素都会带来生理疲劳，但是机体疲劳与主观疲劳感未必同时发生，有时机体尚未进入疲劳状态，却出现了主观疲劳感。如对工作缺乏兴趣时常常如此。有时机体早已疲劳却无疲劳感，如出于对工作具有高度责任感、特殊爱好或急中生智的情境之中时。造成心理疲劳的诱因主要有：①劳动效果不佳。在相当长时期内没有取得满意的成果，会引发心理疲劳。②劳动内容单调。作业动作单一、乏味，不能引起作业者的兴趣。如流水线上分工过细的专门操作，显示器前的监视工作等。③劳动环境缺少安全感。涉及技术方面的安全防护设施和职业的稳定性，以及不适的督导和过分的暗示，造成心理压力与精神负担。④劳动技能不熟练。当工作任务的繁复程度远远超过了劳动者能力水平。困难大，负担重，压力大，力不能负时，也易产生心理疲劳。⑤劳动者本人的思维方式及行为方式导致的精神状态欠佳、人际关系不好，上下级关系紧张，以及家庭生活的不顺等都可能引起心理疲劳。⑵消除疲劳的逮控

71消除疲劳的途径归纳起来有以下几方面。在进行显示器和控制器设计时应充分考虑人的生理心理因素；通过改变操作内容、播放音乐等手段克服单调乏味的作业；改善工作环境，科学地安排环境色彩、环境装饰及作业场所布局，保证合理的温湿度、充足的光照等；避免超负荷的体力或脑力劳动，合理安排作息时间，注意劳逸结合等。1.疲劳的测定包主观感觉调查表法。列一个由若干组两种截然相反的状态组成的表，让劳动者作出回答的记号，以表明他在特定瞬间的主观感觉。。分析脑电图。利用脑电图仪观测并记录大脑部分脑电波（a、6、Y、6和6等5种波形），记录其周期（波率）、振幅（波幅）和相位，以及波形分布、对称性、节率性等，可以判断劳动者肌体处于何种机能状态。通常把a波、。波增加，6波减少，作为疲劳和思睡的指标。目前，由于遥控和遥测技术的发展,脑电图已能用于现场调查，并已成功地用于追踪坐姿操作，如对车辆驾驶人员的疲劳研究等。0测定频闪值«尸0。对于工作期间精神一直处于高度紧张状态的工种（如电话员、机场调度员等）、视力高度紧张的工种以及枯燥无味、单调重复的工种，测量其工作前后的闪光融合频率值，会发现有不同程度的变化，一般可达0.5〜6Hz;可以此判断疲劳程度。㈤智能测验。

72智能测验包括理解能力、判断能力和运动反应等功能测验。例如通过测量劳动者的简单反应时间或复杂反应时间的变化，判定他是否出现疲劳。若出现疲劳，则反应时间会增加。再如测量握力和肌耐力，可以衡量运动反应功能，若全身乏力、疲倦，则握力和肌耐力则有所下降。口精神测验。这项测验主要是测定劳动者的精神集中程度（即大脑皮层所处的机能状态）、视觉感知的准确性和运动反应的速度等。例如让劳动者计算一定难度的数学题，观察并比较劳动前后其完成的时间和正确率；测验劳动者记忆力的变化；测定其联想，即思维能力的变化，当疲劳时，思维能力也随之降低。（今连续拍摄人体动作的变化。在人的肢体上固定一个发光物体，将人在劳动中的动作连续拍摄下来。实验发现随着疲劳的增长，人的多余动作增多，动作速度变慢，动作幅度减小，动作周期性的准确程度降低。用此法可以对各种不同疲劳程度进行准确的测定。现已有由机器控制的测算人的动作速度的专用设备。将一台摄像机连接在上面，由计算机系统自动打印出该动作时间内动作速度偏离标准的数值，根据动作速度的变化情况来确定疲劳的程度。1.单调作业与轮班作业勾单调傕业。单调作业是近代工业生产的特点之一。美国心理学家格雷（Gray）指出：工作的单调乏味，使美国工业每年损失千百万美元，而其中有许多可以设法避免。在现代企业的机械化和自动化水平下，许多单调的操作还不可能完全交给机器去完成，因此单调的工作仍是人机工程中有关人的因素的重大课题。单调作业是指内容单一、节奏较快、高度重复的作业。单调作业所产生的枯燥、乏味和不愉快的心理状态，称为单调感。

731）单调作业的分类。日本学者斋藤一将单调作业分为三类。①Z型作业。常见于一些自动化大工厂（如炼油厂、发电厂）控制室人员的作业。他们的主要作业是用视觉监视各种仪器仪表，用手在简单的控制面板上操纵开关和控制盘，进行远距离控制，以及填写作业日志和各种申报表格。②Y型作业。常见于用机器和工具进行简单的重复操作，如用钾钉机打钾钉和用锤煨铁等。③X型作业。常见于各种部件组装工厂装配线上的工作，从事流水线作业产品检查和传送带生产（如家用电器装配流水线等）。2）单调作业的特点。作业简单、变化少、刺激少，引不起兴趣；受制约多，缺乏自主性，容易丧失工作热情；对作业者技能、学识等要求不高，易造成作业者情绪消极；只完成工作的一小部分，对整个工作的目的、意义体验不到，自我价值实现程度低；作业只有少量单项动作，周期短，频率高，易引起身体局部出现疲劳乃至心理厌烦。3）单调作业引起疲劳的原因。单调作业虽然不需要消耗很大的体力，但千篇一律重复出现着的刺激，使人的兴奋始终集中于局部区域，而其周围很快会产生抑制状态，并在大脑皮质中扩散,经过一段时间，便会出现疲劳现象。此外，随着技术不断进步，劳

74动分工越来越细，使作业在很小的范围内反复进行，这种高度单调的作业，压抑了作业者的工作兴趣，引起消极情绪力至极度厌烦，从而导致心理疲劳。其主要表现为感觉体力不支、注意力不集中、思维迟缓、懒散、寂寞和欲睡等。4）避免作业单调的措拓①培养多面手。变换工种，基础作业工人兼做辅助或维修作业，或兼做基层管理工作。②工作延伸。按进程扩展工作内容，如参与研究、开发、制造，激发热情和创造力。③操作再设计。根据人的生理心理特点重组工序，如合并动作、工序，使作业多样化。④显示作业终极目标。设立作业的阶段目标，使作业者意识到单项操作是最终产品的基本组成。中间目标的到达，会给人以鼓舞，增强信心。⑤动态信息报告。在工作地放置标识板，每隔相同时间向工人报告作业信息，让作业人员了解工作成果。⑥推行消遣工作法。作业者在保证任务完成前提下，可自由支配时间如弹性工作制等。这样会使时间浪费减少，充分利用节约的时间去休息、学习、研究，提高工作与生活质量。⑦改善工作环境。可利用照明、颜色、音乐等条件，调节工作环境尽可能适宜于人。⑵轮到工作业

75轮班制分为单班制、两班制、三班制或四班制等。各个行业应当根据行业自身的特点、劳动性质及劳动者身心需要安排轮班方式。如纺织企业的“四班三运转”，煤炭企业的“四六轮班”，冶金、矿山企业的“四八交叉作业”。国外还实行“弹性工作制”、“变动工作班制”、“非全日工作制”、“紧缩工作班制”等轮班制度。对于日夜轮班制度的研究，必须同时考虑工作效率和劳动者的身心健康。研究表明，夜班工作效率比白班约降低8%,夜班作业者的生理机能水平只有白班的70%,表现为体温、血压、脉搏降低，反应机能亦降低，从而使工作效率下降。凌晨3〜4时工作错误率最高；凌晨2〜4时，电话交换台值班员的答话速度比在白班时慢1倍。这是因为，人的生理内部环境不易逆转，而夜班破坏了劳动者的生物节律。夜班作业者疲劳自觉症状多，人体的负担程度大，连续3―4天夜班作业，就可以发现有疲劳累积的现象，甚至连上几周夜班，也难以完全习惯。另一原因是夜班作业者在白天难以得到充分休息；长此以往，这种疲劳将会给作业者身心健康带来不利影响。为使生物节律与休息时间相一致，可通过环境的明暗、喧闹与安静的交替来实现。环境的变化如强制性的颠倒，人的生理机制会通过新的适应，改变原节律；但这种适应却要较长时间。体温节律改变约需5天，脑电波节律改变要5天，呼吸功能节律改变要11天，钾代谢节律改变要25天等。因此，工作轮班制的确定须考虑合理性、可行性，尽量减少对生物节律的干扰，不得已时则应考虑改善夜班作业的场所及其劳动、生活条件。现在我国许多企业在劳动强度大、劳动条件差的生产岗位，都实行“四班三运转制”，这对改善生物节律干扰效果不错，工人作业时精

76神和体力都处于较好状态，缺勤者少、工效高。主要是因为每班只连续2天，8天中分为2天早班、2天中班、2天夜班和2天休息；其变化是延续而渐进的，减轻了机体不适应性疲劳的程度。三、人的心理特性事故统计资料表明，由人的心理因素而引发的事故约占70%〜75%,或者更多。安全心理学的主要研究内容和范畴包括如下几个方面。（-）能力能力是指一个人完成一定任务的本领，或者说，能力是人们顺利完成某种任务的心理特征。能力标志着人的认识活动在反映外界事物时所达到的水平。影响能力的因素很多，主要有感觉、知觉、观察力、注意力、记忆力、思维想像力和操作能力等。1.感觉、知觉和观察力感觉是大脑对直接作用于感觉器官的客观事物个别属性的反映。知觉则是大脑对感觉的客观事物的整体反映，即对感觉到的客观事物所做出的反应。观察是有目的、有计划，比较持久地认识某种对象的知觉过程，是一个知觉、思维、言语等综合作用的智力活动过程，它在感知中占有很重要的地位。人们全面、深入、正确地观察事物的能力，叫做观察力。观察力是智力结构的重要组成因素之一。在工业生产和科研等活动中，要求安全监察人员具有敏锐的观察力，善于及时发现生产中的不安全因素和潜在的事故隐患，以便采取相应措施减少或避免事故的发生。2.注急

77注意是指心理活动对一定事物或活动的指向或集中。注意能保证人及时反映客观事物及其变化，使人更好地适应环境，“注意”在安全生产中有着特别重要的意义。工人在操作机器时必须能集中注意力，这是减少误操作、避免事故发生的重要保证和前提。1.圮忆记忆是大脑对经历过的事物的反应，是过去感知过的事物在大脑中留下的痕迹。记忆是从认识开始的，并将感知的知识保持下来。根据保持的程度，分为永久性记忆和暂时性记忆。记忆的特征有：持久性、敏捷性、精确性、准确性等。在安全生产中记忆力强弱也是影响事故发生的可能因素之一。2.思维思维就是以已有的知识、经验为中心，对客观现实的概括和间接的反应。思维是通过分析、综合、概括、抽象、比较、具体化和系统化等一系列过程，实现对感性材料进行加工并转化为理性知识和解决具体问题的过程。思维的基本形式是概括、判断和难理。思维的主要特征有广阔性、批判性、深刻性、灵活性、逻獐性尹敏龙傀获思维能力的强弱与人的阅历（包括知识的深浅）、实践经验的丰富程度有密切关系，阅历越深，实践经验越丰富，思维能力越强。3.操作熊力

78操作是人通过运动器官执行大脑的指令对机器进行操纵控制的过程，操作能力水平的高低对安全监察人员及工人搞好本职工作极为重要，它将直接影响人身和设备的安全。以上所述的各种能力的总和就构成人的智力。它包括人的认识能力和活动能力。其中观察能力是智力结构的眼睛，记忆能力是智力结构的储存器，思维能力是智力结构的中枢，想象能力是智力结构的翅膀，操作能力是智力结构转化为物质力量的转换器。（二）性格性格是人们在对待客观事物的态度和社会行为方式中区别于他人所表现出来的那些比较稳定的心理特征的总和。道德品质和意志特点是构成性格的基础。尽管人的性格有千差万别，但就其主要表现形式，可归纳为冷静型、活泼型、急躁型、轻浮型和迟钝型等5种。在安全生产中,有不少人就是由于鲁莽、高傲、懒惰、过分自信等不良性格促成了不安全行为而导致伤亡事故的。安全心理学的任务是要深入挖掘和发展劳动者的一丝不苟、踏实细致、认真负责的工作作风，提倡养成原则性、纪律性、自觉性、谦虚、克己自制等良好性格；克服和制止粗枝大叶、得过且过、懈怠消极、狂妄、利己、自满、任性、优柔寡断等易于肇事的不良性格。（三）气质人们气质表现的典型特征有以下4种。1.精力狂整、热情直率、刚毅不屈，往往倾向于性情急躁、主观任性；2.灵活机智、活泼好劭、善于交际、性格开朝，亦倾向于情绪多变、轻举妄动；

791.安静、不外露、沉着、从容不迫、耐心谨慷，亦倾向于因循守旧、动作缓慢、难以沟通；2.孤降、消■沉、行劭珥缓、自卑退让，亦倾向于平易近人、容易相处、谦虚谨慎。在安全生产工作中合理地选择不同气质的人担任不同类型的工作，可以充分发挥其所长，有利于完成任务，或可减少事故的发生。在进行安全教育时，必须从人的气质出发，使用不同的教育手段；否则，不仅难以达到教育的目的，而且往往会产生副作用。（四）需要与动机动机是由需要产生的，合理的需要能推动人以一定的方式，在一定的方面去进行积极的活动，达到有益的效果。随着社会的发展，人们为了个体和社会的生存，对安全、教育、劳动、交往的需要比对衣、食、住、行的需要更为强烈。其中对安全的需要（免除灾害、意外事故、疾病等安全需要）更为突出。安全是每个人的需要，也是家庭、社会、企业和国家的需要，只有将安全意识提高到这个水平，安全管理人员才能各尽其责，操作人员才能自觉地遵守安全操作规程，才能杜绝重复事故的发生，达到满足安全需要的目的，同时实现企业最基本的获利需求。（五）情绪与情感情绪是由肌体生理需要是否得到满足而产生的体验，属于人和动物共有的；而情感则是人的社会性需要是否得到满足而产生的体验，属于人类所特有。情绪带有冲动性和明显的外部表现，而

80情感则较少冲动性，其外部表现也能加以控制。情绪带有情境性，它由一定的情境引起，并随情境的改变而消失，而情感则既有情境性，又有稳定性和长期性。在生产实践中常会出现以下2种不安全情绪：L急躁情绪急躁情绪的表现特征是干活利索但毛躁，求成心切但欠谨慎,工作不够仔细，有章不循，手与心不一致等。2.烦躁情绪烦躁情绪的特征表现为沉闷、不愉快、精神不集中，严重时自身器官及生理机能往往不能很好地协调，更难以与外界条件协调一致。以上不良情绪发展到一定程度时，能够控制人的身体及活动,使人的意识范围变得狭窄，判断力降低，甚至失去理智和自制力。带着这种情绪操纵机器则极易导致不安全行为的发生。（六）意志意志是人自觉地确定目标并调节自己的行动，以克服困难、实现预定目标的心理过程，它是意识的能动作用与表现。人们在日常生活和工作中，尤其是在恶劣环境中工作时，必须有意志活动的参与，才能顺利地完成任务；所谓有志者事竟成，就是这个道理。第九节机械的特性一、机械安全的定义及特性（一）机械安全定义

81从安全人机学的角度考虑，机械安全是指机器在预定使用条件下执行其功能和在对其进行运输、安装、调试、运行、维修、拆卸和处理时，不致对操作者造成损伤或危害其健康的能力。它主要包括两个方面的内容。首先是在机械产品预定使用期间执行预定功能和在可预见的误用时，不会给人身带来伤害；其次是机械产品在整个寿命周期内，发生可预见的非正常情况下的任何风险事故时机器是安全的。（二）机械安全特性现代机械安全应具有以下几方面的特性。1.系统性现代机械的安全应建立在心理、信息、控制、可靠性、失效分析、环境学、劳动卫生、计算机等科学技术基础上，并综合与系统地运用这些科学技术。2.防护性通过针对机械危险的智能设计，应使机器在整个寿命周期内发挥预定功能，包括误操作时机器和人身均安全，使人对劳动环境、劳动内容和主动地位的保障得到不断改善。3、友善性机械安全设计涉及到人和人所控制的机器，它在人与机器之间建立起一套满足人的生理特性、心理特性，充分发挥人的功能、提高人机系统效率的技术安全系统，在设计中通过减少操作者的紧张和体力来提高安全性，并以此改善机器的操作性能和提高其可靠性。

821.整体性现代机械的安全设计必须全面、系统地对可能导致危险的因素进行定性、定量分析和评价，寻求整体上降低风险的最优设计方案。二、机械故障诊断技术(-)机械设备状态监测及故障诊断模型故障诊断是研究机械设备运行状态变化的信息，进而识别、预测和监视机械运行状态的技术方法。故障诊断的基本模型如图1-8所示。图中是载荷或应力向量，是故障机理传递函数，是异常模式向量，X(f)是设备状态向量，H(f)是E(f)和X(f)之间的传递函数。机器或设备在正常工作时M(f)=1,其状态向量X(f)是由外因St(f)和内因H(f)共同决定的；当出现异常或故障时，即M(f)不为1或S,(f)超过正常值；前者称为结构异常，后者称为偏离操作规范。X(f)除与外因S,(f)和内因H(f)有关外，还与故障机理传递函数"(F)有关。图1—8故障诊断的基本模型

83在设备状态监测和故障诊断中，设备的状态向量是设备异常或故障信息的重要载体，是设备故障诊断的客观依据；所以，及时而正确地掌握状态向量是进行诊断的先决条件，为此应使用传感器或其相应检测手段进行状态信号的实时监测。（二）故障诊断的基本流程及实施步骤故障诊断的基本工艺流程如图1—9所示，它包括诊断文档建立和诊断实施两大部分。文档睢立（故障模拟）（坪常模型向量）（各种样板模式）图1T故障诊断的基本方法诊断实施过程是故障诊断的中心工作，它可以细分为4个基本步骤:1.憎号检测按不同的诊断目的选择最能表征设备状态的信号，对该类信号进行全面检测，并将其汇集在一起，形成一个设备工作状态信号子集，该子集称为初始模式向量。2.特征提取r或称信号处理）将初始模式向量进行维数变换、形式变换，去掉冗余信息，提取故障特征，形成待检模式。3.状态识列将待检模式与样板模式（故障档案）对比，进行状态分类。4.珍断决策

84根据判别结果采取相应的对策。对策主要是指对设备及其工作进行必要的预测和干预。（三）故障诊断技术1.振劭信1号的检测与分析振动信号一般用位移、速度或加速度传感器等来测量。传感器应尽量安装在诊断对象敏感点或离核心部位最近的关键点。对于低频振动，一般要从3个相互垂直的方向上采样；对于高频振动,通常只从一个方向上进行检测即可。2.油液分析技术油液分析中，目前应用较多的有光谱油液分析和铁谱油液分析两种。光谱油液分析方法利用原子吸收光谱来分析润滑油中金属的成分和含量，进而判断零件磨损程度。物质的原子有其特定的吸收光谱谱线，利用元素的特征吸收光谱谱线及其强度可以分析润滑油中特定金属元素的含量。铁谱分析就是通过检查润滑油或液压系统的油液中所含磁性金属磨屑的成分、形态、大小及浓度，来判断和预测机器系统中零件的磨损情况。3.温度检测及红外线监测技术

85温度是工业生产中最常用和最重要的热工参数，许多生产工艺过程都对温度进行监测和控制；另外，机电设备运行是否正常也可从温度上分析判断，可根据温度变化了解设备运行状态。物体表面发射的红外线与其温度有关，红外线测温的原理即利用红外线探测器将设备的红外辐射转换成人们能识别的信号。常用的探测仪器有红外测温仪、红外成像仪和红外摄影机等。1.超声探伤我术超声波是比声波振动频率更高的振动波，检测时常用的是1~5MHz的超声波。与声波相比，超声波具有方向性好、波长短、在高密度固体中损失小及在不同密度介质的界面上反射差异大等特点。因此，利用超声波可以对所有固体材料进行探伤和检测。它常用来检查内部结构的裂纹、搭接、夹杂物、焊接不良的焊缝、锻造裂纹、腐蚀坑以及加工不适当的塑料压层等。还可用于检查管道中流体的流量、流速以及泄漏等。2.表面缺陷探伤技术常见材料缺陷检测方法包括磁粉探伤、渗透探伤和涡流探伤等几种。磁粉探伤的原理是利用铁磁性试件的导磁性实现的。铁磁物质导磁性比空气强得多，因此表面缺陷处磁阻大，而易产生漏磁场，吸引磁粉，形成磁粉堆积。通过观察磁粉聚集情况就可以确定被探测工件的表面缺陷或近表面缺陷。渗透探伤依据的是物理化学中的液体对固体的润湿能力和毛细现象（渗透和上升）。检测时先将工件表面涂上具有高度渗透能力的渗透液，渗透液由于润湿作用及毛细现象而进入工件的表面缺陷中，然后将工件表面多余的渗透液清洗干净，再涂一层亲和力强的显像剂，将渗入裂纹中的渗透液吸出来，在显像剂上便显现出缺陷的形状和位置的鲜明图案。至于涡流探伤，当通电线圈接近被测表面时，导电的试件表面层将产生涡状电流（简称涡流），

86涡流又会产生交变磁场，交变磁场又会在激励线圈中感应出电流。由于涡流与表面状态有关，感应电流的大小、方向及相位等就会反映出表面缺陷的信息；涡流探伤就是利用这种信息来检测表面缺陷的。三、机械的可靠性设计及维修性设计（-）可靠性的定义及度量指标1.可靠胜的定义所谓可靠性，是指系统或产品在规定的条件和规定的时间内,完成规定功能的能力。这里所说的规定条件包括产品所处的环境条件（温度、湿度、压力、振动、冲击、尘埃、雨淋、日晒等）、使用条件（载荷大小和性质、操作者的技术水平等）、维修条件（维修方法、手段、设备和技术水平等）。规定条件不同，同一产品的可靠性是不同的。规定时间是指产品的可靠性与使用时间的长短有密切关系，产品随着使用时间或储存时间的推移，性能逐渐劣化，可靠性降低。所以，可靠性是时间的函数。这里所规定的时间是广义的，可以是时间，也可以用距离或循环次数等表示。2.可靠性度量指标•48•(1)可靠度。可靠度是可靠性的量化指标，即系统或产品在规定条件和规定时间内完

87茂规定功能的概率。可靠度是时间的函数，常用R(t)表示，称为可靠度函数。产品出故障的概率是通过多次试验中该产品发生故障的频率来估计的。例如，取IV个虹品进行试验，若在规定时间f内共有IV,(t)个产品出故障,则该产品可靠度的观测值可蔼下式近似表示：«(t)«[/V-Nf(t)]/N(1—14)与可靠度相反的一个参数叫不可靠度。它是系统或产品在规定条件和规定时间内未完或规定功能的概率，即发生故障的概率，所以也称累积故障概率。不可靠度也是时间的函数，常用F(t)表示。同样对IV个产品进行寿命试验，试验到I瞬间的故障数为Nf(t),则当IV足够大时，产品工作到t瞬间的不可靠度的观测值(即累积故障概率)可近似表示为：F(z)®Nf(t)/N(1—15)可靠度数值应根据具体产品的要求来确定，一般原则是根据故障发生后导致事故的后果和经济损失而定。(2)故障率(或失效率)。故障率是指工作到£时刻尚未发生故障的产品，在该时刻

88舌单位时间内发生故障的概率。故障率也是时间的函数，记为A(t),称为故障率函数。产品的故障率是一个条件概率，它表示产品在工作到£时刻的条件下，单位时间内的li[障概率。它反映£时刻产品发生故障的速率，称为产品在该时刻的瞬时故障率A(£),习惯称故障率。故障率的观测值等于IV个产品在t时刻后单位时间内的故障产品数'»(,)/4与在，时刻还能正常工作的产品数M(t)之比，即：A(t)=A/V/Q)/[N()•4](1—16)故障率(失效率)的常用单位为(1/10、)。(3)平均寿命(或平均无故障工作时间)。对非维修产品称平均寿命，其观测值为产品发生失效前的平均工作时间，或所有试验产品都观察到寿命终了时，它们寿命的算术平均值；对于维修产品来说，称平均无故障工作时间或平均故障间隔时间，其观测值等于在使用寿命周期内的某段观察期间累积工作时间与发生故障次数之比。(4)维修度。维修度是指维修产品发生故障后，在规定条件(备件储备、维修工具、维修方法及维修技术水平等)和规定时间内能修复的概率，它是维修时间丁的函数，用M(7)表示，称为维修度函数。

89(5)有效度。狭义可靠度R(t)与维修度M(下)的综合称为有效度，也称广义可靠度。其定义是，对维修产品，在规定的条件下使用，在规定维修条件下修理，在规定的时间内具有或维持其规定功能处于正常状态的概率为有效度。(二)维修性设计1.维修及维修性所谓维修是指使产品保持在正常使用和运行状态，以及为排除故障或缺陷所采取的一切措施，包括设备运行过程中的维护保养、设备状态监测与故障诊断以及故障检修、调整和最后的验收试验等直至恢复正常运行等一系列工作。简言之，为保持或恢复产品规定功能采取的技术措施叫做维修。•49•维修性是指对故障产品修复的难易程度，即在规定条件和规定时间内，完成某种产品维修任务的难易程度。2.产品结构的维修性设计维修性设计是指产品设计时，设计师应从维修的观点出发，保证当产品一旦出故障，

90能容易地发现故障，易拆、易检修、易安装，即可维修度要高。维修度是产品的固有性质，它属于产品固有可靠性的指标之一。维修度的高低直接影响产品的维修工时、维修费用，影响产品的利用率。维修性设计中应考虑的主要问题大致包括：(1)可达性。所谓可达性是指检修人员接近产品故障部位进行检查、修理操作、插入工具和更换零件等维修作业的难易程度。(2)零组部件的标准化与互换性。产品设计时应力求选用标准件，以提高互换性，这将会给产品的使用维修带来很大方便。因为标准化零件质量有保证，品种和规格大大减少，于是就可以减少备件库存和资金积压，既能保证供应，又简化管理。(3)维修人员的安全。产品在结构设计时除考虑操作人员的安全外，还必须考虑维修人员的安全，而这后一项工作往往最容易被人们忽视。1.可靠性设计与维修性设计的关系可靠性设计和维修性设计是从不同的角度来保证产品的可靠性。前者着重从保证产品

91的工作性能出发，力求不出故障或少出故障，是解决本质安全问题，在方案设计和结构设计阶段就设法消除危险与有害因素；后者则是从维修的角度考虑，一旦产品发生故障，其本身就能自动及时发现故障，并且显示故障或发出警报信号，并能自动排除故障或中止故障的扩展。第十节人机作业环境一、光环境（一）光的度量1.光通量光通量是最基本的光度量，它可定义为单位时间内通过的光量，是用国际照明组织规定的标准人眼视觉特性（光谱光效率函数）来评价的辐射通量，单位为流明（山）。利用光电管可测量光通量。2.发光强度发光强度简称光强，是指光源发出并包含在给定方向上单位立体角内的光通量，常用来描述点光源的发光特性。光强与光通量之间的关系由下式表示：I=n式中I——光强，单位为坎德拉，cd；中——光通量，1m；

92n——立体角，球面度，Sr。1.亮度指发光面在指定方向的发光强度与发光面在垂直于所取方向的平面上的投影面积之比，亮度的单位为坎德拉每平方米(cd/m2),亮度的定义式为：(1-18)式中L——亮度，cd/m2;S——发光面面积，m2；I—取定方向光强，cd;e——取定方向与发光面法线方向的夹角。亮度表示发光面的明亮程度。如果在取定方向上的发光强度越大，而在该方向看到的发光面积越小，则看到的明亮程度越高，即亮度越大。这里的发光面可以是直接辐射的面光源，也可以是被光照射的反射面或透射面。亮度可用亮度计直接测量。2.照度照度是被照面单位面积上所接受的光通量，单位为勒克司(lx)。照度的定义式为：E=£(1-19)式中E——照度，lx；Q——光通量，1m；S——受照物体表面面积，m2o测定工作场所的照度，可以使用光电池照度计。工作场所内部空间的照度受人工照明、自然采光以及设备布置、反射系数等多方面因素的影响，因此应该考虑选择什么地方作为测定位置。一般站立工作的场所取地面上方85cm,坐位工作时取40cm处进行测定。(二)照明对作业的影响1.照明与疲劳合适的照明，能提高近视力和远视力。因为在亮光下，瞳孔缩小，视网膜上成像更为清晰，视物清楚。当照明不良时，因反复努力辨认。易使视觉疲劳，工作不能持久。眼睛

93疲劳的自觉症状有：眼球干涩、怕光、眼病、视力模糊、眼充血、出眼屎、流泪等。视觉疲劳还会引起视力下降、眼球发胀、头痛以及其他疾病而影响健康，并会引起工作失误和造成工伤。视觉疲劳可通过闪光融合频率和反应时间等方法来测定。1.照明与事故事故的数量与工作环境的照明条件有密切的关系。事故统计资料表明，事故产生的原因虽然是多方面的，但照度不足则是重要的影响因素。如美国研究者对某企业因照明不良引起事故的调查表明，该企业照明条件差而事故频繁发生，改善了照明条件后事故率减少了16.5%。视觉疲劳是产生事故和影响工效的主要原因。人眼在亮度对比过大或物体及其周围背景发出刺目和耀眼光线时，即在眩光状况下，会因瞳孔缩小而降低视网膜上的照度，并在大脑皮层细胞间产生相互作用，使视觉模糊。眩光在眼球介质内散射，也会减弱物体与背•51•景间的对比，造成不舒适的视觉条件，进而导致视觉疲劳。

94二、色彩环境(—)颜色的特性颜色的特性颜色具有色调、明度、彩度三个基本特性。1.色调。色调是指颜色所具有的彼此相互区别的特性，即色彩的相貌，是物体颜色在质方面的特征。人眼能分辨出大约160种色调。2.明度。明度指颜色的明暗程度，藉此区别颜色的明暗与深浅，是物体颜色在量方面的特征。这种感觉由于光线强度不同而引起视觉对反射光的反应程度也不同。白色明度大，纯白色反射100%的光；黑色明度小，纯黑色反射0%的光。各种染料，加入白色，可提高明度；加入黑色可降低明度。3.彩度。彩度也叫饱和度、纯洁度，是指颜色的鲜明程度。波长越单一，颜色也就越纯和、越鲜艳。光的颜色完全饱和很少见到，只有纯光谱的各种颜色彩度最大。黑、白、灰是由许多不同波长的光混合而成，彩度最小。当某一色调浓度已达饱和状态，却无白色、灰色或黑色混入，则呈纯色(正色)；若混入白色，则呈未饱和色；若混

95入黑色、灰色，则呈过饱和色。颜色的三个特性中，只要其一发生变化，颜色即起变化。倘若两个颜色的三个特性相同，在视觉上将会产生同样的色彩感觉。（二）色彩对人的影响色彩可以引起人的情绪性反应，也影响人的行为。产生这种反应的原因，一是人的先天因素；二是人体过去经验的潜意识作用。1.色彩对生理的影响色彩的生理作用主要表现在对视觉疲劳的影响。由于人眼对明度和彩度的分辨力差，在选择色彩对比时，常以色调对比为主。对引起眼睛疲劳而言，蓝、紫色最甚，红、橙色次之，黄绿、绿、绿蓝等色调不易引起视觉疲劳且认读速度快、准确度高。色彩对人体其他机能和生理过程也有影响。例如，红色色调会使人的各种器官机能兴奋和不稳定，有促使血压升高及脉搏加快的作用；而蓝色色调则会抑制各种器官的兴奋使机能稳定，起降低血压及减缓脉搏的作用。2.色彩对心理的影响人类在漫长的生活实践中获得和形成了大量有关色彩的

96感受和联想，并赋予不同的情感和象征。它们虽因人的年龄、性别、经历、民族和习惯等有所差异，但共同的社会条件和生活环境也必然使其具有一般的共性。在色视觉传达设计中，应根据一般人对色彩感知的感情效果去选择和运用色彩。色彩感情主要表现在以下几个方面。(1)色彩的冷暖感。色彩本身没有冷暖的性质，但由于人们从自然现象中得到的启迪和联想，便对色彩产生了“冷”与“暖”的感觉。如对红、橙、黄系列的颜色感觉温暖，称它们为暖色；对蓝、绿、紫系列的颜色感觉寒冷，称它们为冷色。(2)色彩的轻重感。色彩的轻重感主要取决于颜色的明度，明度高的色(浅色)显得轻，而明度低的色(深色)则感觉重。色视觉传达设计中可利用色彩的轻重感来达到视觉平衡与稳定的需要，也可用来表现性格的需要，如轻飘、庄重等。

97(3)色彩的尺度感。色彩在人的色视过程中，由于生理上的原因，明度高的色和暖色有扩散作用，使物像轮廓给人以胀大的感觉；而明度低的色和冷色有内聚作用，使物像轮廓给人以缩小的感觉。这种色彩轮廓胀缩的感觉是通过色彩的对比作用显示出来的。(4)色彩的距离感。不同颜色在不同背景对比作用下，可使人对色彩的感觉产生距离上的变化，造成人对物体有进、退、凸、凹、远、近的不同感受。一般情况下高明度和暖色系的颜色具有前进、凸出、接近的感觉，而低明度和冷色系颜色有后退、凹陷、远离的感觉。但这种关系并不绝对，视其背景的变化而变化。一般主体色与背景色明度对比大时有进的感觉，反之则有退的感觉；主体色与背景色色相相近时有退的感觉，反之则有进的感觉。(5)色彩的软硬感。物体的质地是通过表面的色彩和表面的组织构造来表现的，因此，色彩与物体质地表现的软硬密切相关，有的色给人以柔软感，有的色给人以坚固感。色彩的软硬感取决于色彩的明度和纯度，明色感软，暗色感

98硬；中等纯度的色感软，高纯度或低纯度色感硬；黑与白是坚固色，灰色是柔软色。（6）色彩的情绪感。色彩不仅会使人产生冷暖、轻重、距离、尺度等物理感受，而且能引起人的情绪的变化。不同的颜色对人体产生的影响不同，悦目的色彩对神经系统会产生良好的刺激，使人保持朝气蓬勃的精神状态；反之，杂乱而刺目的色彩会损伤人的健康和正常的心理情绪。因此，在色视觉传达设计中，要合理地应用色彩的情绪感，营造适应人的情绪要求的色彩气氛。三、微气候环境（一）构成微气候的要素及相互联系1.空气温度空气温度是评价热环境的主要指标，它分为舒适温度和允许温度。舒适温度是指人的主观感觉舒适的温度或指人体生理上的适宜温度。常用的是以人主观感觉到舒适的温度作为舒适温度。生理学上对舒适温度规定为，人坐着休息、穿薄衣、

99无强迫热对流，在通常地球引力和海平面的气压条件下，未经热习服（也称为热适应，指人长期在高温下生活和工作，相应习惯热环境）的人所感到的舒适温度。按照这一规定，舒适温度应在（21±3）°C范围内。允许温度通常是指基本上不影响人的工作效率、身心健康和安全的温度范围。其温度范围一般是舒适温度土（3-5）。€\对人的工作效率有影响的低温，通常是在10℃以下。低温对人体最普遍的伤害是冻伤。除此之外，人体还会出现一系列的低温症状。首先出现的是心跳加快、颤抖等现象，接着出现头痛等不适反应。当人体的深部温度降到27C以下时，人即濒临死亡。在低温下工作所消耗的体力，通常比在常温环境下要高。工作效率在人体不能保持体温时才起变化。低温对人的工作效率的影响最敏感的是手指的精细操作。1.空气湿度空气的干湿程度即空气湿度。湿度有绝对湿度和相对湿度两种。作业环境的湿度通常采用相对湿度来表示。相对湿度在80%以上称为高气湿，低于30q。称为低气湿。空气相

100对湿度对人体的热平衡和温热感有重大作用，特别是在高温或低温的条件下，高气湿对人•53•

101体的作用就更明显。高温高湿时，人体散热更加困难；低温高湿下人会感到更加阴冷。一般情况下，相对湿度在300/0—70%时感到舒适。3.气流速度气流主要是在温度差形成的热压力作用下产生的。气流速度通常以米每秒表示。据测定，在室外的舒适温度范围内，一般气流速度为0.15m/s时,人即可感到空气新鲜。在室内，即使温度适宜，由于空气流动速度小，也会有沉闷感。4.热辐射热辐射包括太阳辐射和人体与其周围环境之间的辐射。任何两种不同温度的物体之间都有热辐射存在，它不受空气影响，直至两物体的温度相平衡为止。当物体温度高于人体皮肤温度时，热量从物体向人体辐射而使人体受热，称为正辐射；相反，热量从人体向物体辐射时，称为负辐射。人体对负辐射不很敏感，往往一时感觉不到，会因负辐射散失大量热量而受凉。但负辐射有利于人体散热，在防暑降温上有一定意义。温度、湿度、风速和热辐射对人体的影响有时可以相互

102替代，某一条件的变化对人体的影响，可由另一条件的变化所补偿。例如，人体受热辐射所获得的热量可以被低气温抵消，当气温增高时，若气流速度加大，会使人体散热增加，从而使人并不感到酷热难耐。低温、高湿使人体散热增加，导致冻伤；高温、高湿使人体丧失蒸发散热机能，导致热疲劳乃至中暑。微气候对人的影响是由其构成因素共同作用而产生的，所以，实践中必须综合评价微气候的这些种类的条件。（二）人体对微气候环境的感受与评价1.人体的热交换与平衡尽管人所处的环境是千变万化的，可是人的体温却波动很小，为了维持生命，人体要经常围绕36.5C的体温目标值进行自动调节。人体通过新陈代谢不断地从摄取的食物中制造能量，这些能量除用于生理活动和肌肉做功外，其余均转换为热能。人要保持体温，体内的产热量应与对环境的散热量及吸热量相平衡。如果不能实现这种平衡，则要随着散热

103量小于或大于产热量的变化，体温出现上升或下降，使人感到不舒适甚至生病。人体的热平衡方程式为:S=M-W-H(1—20)式中S——人体单位时间储热量；M——人体单位时间能量代谢量；W人体单位时间所做的功；H—人体单位时间向体外散发的热量。当M＞即+//时，人感到热；当M＜卯+//时，人感到冷；当”=即+〃时，人处于热平衡状态，此时，人体皮肤温度在36.5七左右，人感到舒适。人体单位时间向外散发的热量取决于人体的四种散热方式，即辐射热交换、对流热交换、蒸发热交换和传导热交换。⑴人体单位时间辐射热交换量，取决于热辐射强度、面积、服装热阻值、反射率、平均环境温度和皮肤温度等。(2)人体单位时间对流热交换量，取决于气流速度、皮肤表面积、对流传热系数、服•54•

104装热阻值、气温及皮肤温度等。(3)人体单位时间蒸发热交换量，取决于皮肤表面积、服装热阻值、蒸发散热系数及相对湿度等。蒸发散热主要是指从皮肤表面出汗和由肺部排出水分的蒸发作用带走热量。在热环境中，增加气流速度，降低湿度，可加快汗水蒸发，达到散热目的。(4)人体单位时间传导热交换量取决于皮肤与物体温差和接触面积的大小及传导系数。不知不觉的散热可能对人体产生有害影响。因此需要用适当的材料构成人与物接触点(桌面、椅面、控制器、地板等)。2.人体对微气候环境的主观感觉衡量微气候环境的舒适程度是相当困难的，不同的人有不同的估价。一般认为，“舒适”有两种含义，一种是指主观感到的舒适；另一种是指人体生理上的适宜度。比较常用的是以人的主观感觉作为标准的舒适度。人的工作效率与所处环境舒适度感受通常为正相关。(1)舒适的温度。人主观感到舒适的温度与许多因素有关，从客观环境来看，湿度越

105大，风速越小，则舒适温度偏低；反之则偏高。从主观条件看，体质、年龄、性别、服装、劳动强度、热习服等均对舒适温度有重要影响。(2)舒适的湿度。舒适的湿度一般为40%~60%。湿度在70%以上为高气湿，在30%以下为低气湿。在不同的空气湿度下，人的感觉不同，温度越高，高湿度的空气对人的感觉和工作效率的消极影响越大。据舒伯特和希尔经过大量的研究证明，室内空气湿度,(％)与室内气温，(七)的关系为：(P=188-7.2/(12.2

106主诉温度感受所制定的经验性温度指标。已知干球温度、湿球温度和气流速度，就可求出有效温度。图4-6为穿正常衣服进行轻劳动时的有效温度图。如求干球温度为30C、湿球温度为25C、风速为0.5m/s的环境从事轻劳动的有效温度，可在图1-10上分别找出干球温度300c和湿球温度25C,通过连接两点间虚线与风速为0.5m/s曲线交点,即可求出有效温度26.6C。图中央部分表示使人感到舒适的温度带,冬季偏下，夏季偏上。如其有效温度在舒适带内，则为良好状态，反之则为不良，应对该处诸因素进行综合改进。有效温度高时人的判断力减退，当有效温度超过32C时，作业者读取误差增加，到35C左右时，误差会增加4倍以上。4540”302520图1—10有效温度图4035302520151050一二二一二二一二二一一二」」二二一二二一二二一二二一

107(2)不适指数。不适指数是由纽约气象局1959年发表的一项评价气候舒适程度的指标.它综合了气温和湿度两个因素。不适指数可由式「22求出:川=(0+()X0.72+40.6(1—22)式中DI—不适指数；Q—干球温度，七；——湿球温度,七。(3)三球温度指数(即8CT)。它是指用干球、湿球和黑球三种温度综合评价允许接触高温的阈值指标。当气流速度小于L5m/s的非人工通风条件时，采用式1—23计算：WBGT=0.7+0.2GT+0.1DBT(1—23)当气流速度大于L5m/s的人工通风条件时，采用式1—24计算：WBGT=0.63叩8+0.2GT+0.\1DBT(1—24)式中WB——湿球温度,七；GT一黑球温度，七；DBT-干球温度，七。(4)卡他度。卡他温度计是一种测定气温、湿度和风速三者综合作用的仪器。卡他度

108一般用来评价劳动条件舒适程度。卡他度日可通过测定卡他温度计的液柱由38C降到35℃时所经过的时间⑴而求得。W=y(1-25)式中H卡他度；F-卡他计常数；T-由38七降至353c所经过的时间(8)。卡他度分为千卡他度和湿卡他度两种。千卡他度包括对流和辐射的散热效应。湿卡他度则包括对流、辐射和蒸发三者综合的散热效果。一般日值越大，散热条件越好。(三)微气候环境对人体的影响1.高温作业环境对人体的影响一般将热源散热量大于84kj/(m2,h)的环境叫高温作业环境。高温作业环境有三种类型：高温、强热辐射作业，特点为气温高，热辐射强度大，相对湿度较低；高温、高湿作业，特点为气温高、湿度大，如果通风不良就会形成湿热环境；夏季露天作业，如农民田间劳动、建筑施工等露天作业。高温作业环境对人的影响包括以下几个方面。(1)高温环境使人心率和呼吸加快。人在高温环境下为了

109实现体温调节，必须增加血输出量，使心脏负担加重，脉搏加速，因此心率可以做为衡量热负荷的简便指标。另据研究，长期接触高温的工人，其血压比一般高温作业及非高温作业的工人高。(2)湿热环境对中枢神经系统具有抑制作用。湿热环境下大脑皮层兴奋性降低，条件反射潜伏期延长，注意力不易集中。严重时会出现头晕、头痛、恶心、疲劳乃至虚脱等症状。(3)高温环境下，人的水分和盐分大量丧失。在高温下进行重体力劳动时，平均每小时出汗量为0.75-2.01,一个工作日可达5N10L高温工作影响效率,人在27—320c下工作，其肌部用力的工作效率下降，并且促使用力工作的疲劳加速。当温度高达32c以上时，需要较大注意力的工作及精密工作的效率也开始受影响。另外，事故发生率与温度有关。据研究，意外事故率最低的温度为200c左右；温度高于28C或降到10C以下时，意外事故增加30%。1.低温环境对人体的影响

110人体在低温下，皮肤血管收缩，体表温度降低，使辐射和对流散热达到最小程度。在严重的冷暴露中，皮肤血管处于极度的收缩状态，流至体表的血流量显著下降或完全停滞，当局部温度降至组织冰点（-5C）以下时，组织就发生冻结，造成局部冻伤。此外，最常见的是肢体麻木，特别是会影响手的精细运动灵巧度和双手的协调动作。手的操作效率和手温及手部皮肤温度密切相关。手的触觉敏感性临界皮温是10℃左右，操作灵巧度的临界皮肤温度在12—16℃之间，长时间暴露于10℃以下，手的操作效率会显著降低。

111第十一节人机系统一、人机信息及能量交换系统模型人机系统的任何活动实质上是信息及能量的传递和交换。人机之间在进行信息及能量的传递和交换中，首先是人的感觉器官（眼、耳等）从显示装置上感受到机器及环境作用于人的信息，经大脑中枢神经的综合、分析、判断做出决策,然后命令运动器官（手或脚）向机器的控制器发出控制信息，即操纵机器相应的执行机构（手柄或按钮等）完成各种相应的运动机能（移动或转动），且将控制的效果反映在显示器上，构成一个信息及能量传递的闭环系统。到此，人机系统完成了一次功能循环,如图1-11所示。人机图1一11人机系统模型在这个循环过程中，人机系统完成了人所希望的功能，达到人的预期目的。

112二、人机功能分配（一）人在人机系统中的主要功能人在人机系统中主要有3种功能：1.传感功能通过人体感觉器官的看、听、摸等感知外界环境的刺激信息，如物体、事件、机器、显示器、环境或工作过程等，将这些刺激信息作为输入传递给人的中枢神经。2.信息处理功能大脑对感知的信息进行检索、加工、判断、评价，然后做出决策。3.操纵功能将信息处理的结果作为指令，指挥人的行动，即人对外界的刺激作出反应，如操纵控制器、使用工具、处理材料等，最后达到人的预期目的，如机器被开动运转、零件被加工成形、机器的故障已被排除、缺陷零件已被修复或者更换等。•58•

113（二）人机特性比较人体本身就是一部复杂的、特殊的机器。人与机器的特性包括许多内容，但就从人机系统中信息及能量的接受、传递、转换过程来讲，我们可以归纳为以下4个方面来比较，即信息感受、信息处理和决策、操作反应、工作能力等，详见表l-10o从该表可见，人优于机器的能力主要有：信号检测、图像识别、灵活性、随机应变、归纳、推理、判断、创造性等；机器优于人的能力主要有反应和操作速度快、精确性高、输出功率大、耐久力强、重复性好、短期记忆、能同时完成多种操作、进行演绎推理以及能在恶劣环境下工作等。

114能力种类人的特性机器的特性①感觉的信息种类和范围有限②能感觉微小刺激,敏感性高,绝对同低③对刺激反应时间较长，最小值为200nls④能在高噪声环境下检出需要的信号⑤抗干扰性低，有主观^向性⑥识别图形的能力强⑦能阅读和接受口头指令，灵活性很强⑧接受信息只能单通道①能在人不能感觉的领域里工作，在感觉范圉外（红外线、超声波、电磁波等）工作②很少有人那样低的感觉阈限，敏感性比人低③反应时间可达微秒级④较难检出噪声掩盖下的信号⑤干扰性高.重复性好⑥1R别图形的能力弱⑦学习能力较低,灵活性很差⑧能够多通道同时接受信息信息处理与决策操作能力①计算速度慢,易出差错②能实现大容展的、长期的记忆,并能实现同时和几个对象联系，但短时记忆相对较差③有随机应变的能力，可利用不同的方法达到相同的目的④有归纳思维的能力，但不易得到战略的最佳效果⑤有创造能力，对尚未接触的事物可诱发进入决策C⑥能处理完全出乎颈料之外的紧急事件，适应性强,有一定的预测能力⑦难以监控偶然发生的事件①超精密重复操作差，可靠性较低②能够进行复杂的艺术性工作,有从经验中发现规律、利用经验改变操作的能力③易疲劳，对简单的重复动作厌烦，不能容忍长时间、大负荷的操作④输出功率有限，效率低，但能做精细调整⑤通用性强⑥要求环境舒适,但对特定的环境能很快适应①计算速度快，且准确、重复性好，但不会修正错误②能进行大容量短期的数据记忆和取出③无陨机应变的能力，但对常规重复机能有很高的可靠性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没有自发的创造推理能力，只能作出是与否的简单决策⑥只能处理已知的事件，适应性弱，预测能力有很大的局限性⑦监控能力强①能连续进行超精密重复操作和按程序进行常规操作，可靠性较高②只能进行特定的工作，不能利用经验数据③不疲劳,可不厌其烦地重复简单或复杂动作，能胜任长时间、大负荷的操作④输出功率可大可小，效率高,但较难进行精细调整⑤缺乏通用性，有的只能专用⑥可在恶劣环境下工作，不能随意改变工作条件

115续表能力种类人的特性机器的特性工作能力①短期内可在超负荷下坚持工作，但耐久性差，易疲劳②技术水平、熟练程度、生理状态、心理状态等的不稳定性均会影响可靠性①耐久性好，维持保养良好时，可长期使用②在保证设计质量、加工质量等情况下，一般比人可靠（三）人机功能分配原则根据人机特性的比较，为了充分发挥各自的优点，人机功能合理分配的原则应该是：笨重的、快速的、持久的、可靠性高的、精度高的、规律性的、单调的、高价运算的、操作复杂的、环境条件差的工作，适合于机器来做；而研究、创造、决策、指令和程序的编排、检查、维修、故障处理及应付不测等工作，适合于人来承担。三、人机系统可靠性计算（一）系统中人的可靠度计算由于人机系统中人的可靠性的因素众多且随机变化，因此人的可靠性是不稳定的。人的可靠度计算（定量计算）也是很困难的。1.人的基本可靠度系统不因人体差错发生功能降低和故障时人的成功概率，称为人的基本可靠度，用r表示。人在进行作业操作时的基本可靠度可用下式表示:

116(1-26)r=a}a2a3式中力——输入可靠度，考虑感知信号及其意义时有失误;——判断可靠度，考虑进行判断时失误；%——输出可靠度，考虑输出信息时运动器官执行失误，如按错开关。上式是外部环境在理想状态下的可靠度值。a,,a2,a,各值如表1-11所示。表1一11可拿度计算作业类别内容a(筒单变量在6个以下,已考虚人机工程学原则0.9995-0.99990.999一般变置在10个以下0.9990-0.99950.995复杂变量在10个以上，考虑人机工程学不充分0.990-0.9990.990人的作业方式可分为两种情况，一种是在工作时间内连续性作业，另一种是间歇性作业。(1)连续作业在作业时间内连续进行监视和操纵的作业称为连续作业，例如控制人员连续观察仪表并连续调节流量；汽车司机连续观察线路并连续操纵方向盘等。连续操作的人的基本可靠度可以用时间函数表示如下:

117r(t)=exp[-JZ(l)dz](1—27)式中r(0——连续性操作人的基本可靠度；t——连续工作时间；I(0——，时间内人的差错率。(2)间歇性作业在作业时间内不连续地观察和作业，称为间歇性作业；例如，汽车司机观察汽车上的仪表，换挡、制动等。对间歇性作业一般采用失败动作的次数来描述可靠度，其计算公式为：r=1-p(n/N)(1—28)式中N总动作次数；n——失败动作次数；P—失败概率。1.人的作业可靠度考虑了外部环境因素的人的可靠度砥为：Rh=1-61•b2•b3•b4•bs(\-r)(1—29)式中b,一作业时间系数；B2一作业操作频率系数；作业危险度系数；&——作业生理和心理条件系数；%作业环境条件系数；(1-r)一作业的基本失效概率或基本不可靠度。r可根据表1一11及式1—26求出。，~%可根据表1-12来确定。表1-12可靠度Rh的系数(4~%)系数作业时间系数与操作频率系数与危险度系数与生理心理条件系数，环境条件系数%1.0宽余时间充分适当人身安全良好良好1.0~3.0宽余时间不充分继续进行有人身危险不好不好3.0-10.0无宽余时间极少进行可造成重大恶性事故非常不好非常不好(二)人机系统的可靠度计算人机系统组成的串联系统的可靠度可表达为：R,=Rh•R*(1—30)式中Rs——人机系统可靠度；Rh——人的操作可靠度；Rm——机器设备可靠度。人机系统可靠度采用并联方法来提高。常用的并联方法有并行工作冗余法和后备冗余

118法。并行工作冗余法是同时使用两个以上相同单元来完成同一系统任务，当一个单元失效时，其余单元仍能完成工作的并联系统。后备冗余法也是配备两个以上相同单元来完成同一系统的并联系统。它与并行工作冗余法不同之处在于后备冗余法有备用单元，当系统出现故障时，才启用备用单元。1.两人监控人机系统的可靠度当系统由两人监控时，控制如图「12所示。一旦发生异常情况应立即切断电源。该系统有以下两种控制情形。图1—12两人监视系统(a)系统结构；(b)系统简图

119(1)异常状况时，相当于两人并联，可靠度比一人控制的系统增大了，这时操作者切断电源的可靠度为正成(正确操作的概率)：=1-(1-/?,)(1-R2)(1-31)(2)正常状况时，相当于两人串联，可靠度比一人控制的系统减小了，即产生误操作的概率增大了，操作者不切断电源的可靠度汽也(不产生误动作的概率)：R&=R?(1-32)从监视的角度考虑，首要问题是避免异常状况时的危险，即保证异常状况时切断电源的可靠度，而提高正常状况下不误操作的可靠度则是次要的，因此这个监控系统是可行的。所以两人监控的人机系统的可靠度度耳，为：正常情况时：R&=Rite,=i?i,R2,(I—33)异常情况时：=[1-d-«l)d(1-34)1.多人表决的冗余人机系统可靠度上述两人监控作业是单纯的并联系统，所以正常操作和误操作两种概率都增加了，而由多数人表决的人机系统就可以避免这种情况。若由几个人构成控制系统，当其中r个人的控制工作同时失误时，系统才会失败，我们称这样的系统为多数人表决的冗余人机系统。设每个人的可靠度均为R,则系统全体人员的操作可靠度Rh“为：%.=£c(l-R)'(1-35)

120式中的。为n个人中有i个人同意时事件数,C.="!/□!•(n-i)U，且规定C=1。多数人表决的冗余人机系统可靠度的计算公式为：%=[£c：(l-/?)'•陵(1-36)1.控制器监控的冗余人机系统可靠度设监控器的可靠度为正皿，则人机系统的可靠度为：RSk=[1-(1-RMk.RH)(1-RH)].RM(1-37)2.自动控制冗余人机系统可靠度设自动控制系统的可靠度为正如，则人机系统的可靠度小1为：收=[1一(1(1-38)四、人机系统可靠性设计基本原则1.系统的整体可靠性原则一从人机系统的整体可靠性出发，合理确定人与机器的功能分配，从而设计出经济可靠的人机系统。一般情况下，机器的可靠性高于人的可靠性，实现生产的机械化和自动化，就可将人从机器的危险点和危险环境中解脱出来，从根本上提高了人机系统可靠性。2.高可靠性组成单元要素原则系统要采用经过检验的、高可靠性单元要素来进行设计。3.具有安全系数的设计原则由于负荷条件和环境因素随时间而变化，所以可靠性也是随时间变化的函数，并且随时间的增加，可靠性在降低。因此，设计的可靠性和有关参数应具有一定的安全系数。4.高可靠性方式原则

121为提高可靠性，宜采用冗余设计、故障安全装置、自动保险装置等高可靠度结构组合方式。(1)系统“自动保险”装置。自动保险，就是即使是外行不懂业务的人或不熟练的人进行操作，也能保证安全，不受伤害或不出故障。这是机器设备设计和装置设计的根本性指导思想，是本质安全化追求的目标。要通过不断完善结构，尽可能地接近这个目标。(2)系统“故障安全”结构。故障安全，就是即使个别零部件发生故障或失效，系统性能不变，仍能可靠工作。系统安全常常是以正常、准确地完成规定功能为前提，可是，由于组成零件产生故障而引起误动作，常常导致重大事故发生。为达到功能准确性，采用保险结构方法可保证系统的可靠性。从系统控制的功能方面来看，故障安全结构有以下几种:①消极被动式。组成单元发生故障时，机器变为停止状态。②积极主动式。组成单元发生故障时，机器一面报警，一面还能短时运转。③运行操作式。即使组成单元发生故障,机器也能运行到下次的定期检

122查。通常在产业系统中，大多为消极被动式结构。5.标准化原则为减少故障环节，应尽可能简化结构，尽可能采用标准化结构和方式。6.高维修度原则•63,

123为便于检修故障，且在发生故障时易于快速修复，同时为考虑经济性和备用方便，应采用零件标准化、部件通用化、设备系列化的产品。7.事先进行试验和进行评价的原则对于缺乏实践考验和实用经验的材料和方法，必须事先进行试验和科学评价，然后再根据其可靠性和安全性而选用。8.预测和预防的原则要事先对系统及其组成要素的可靠性和安全性进行预测。对已发现的问题加以必要的改善，对易于发生故障或事故的薄弱环节和部位也要事先制定预防措施和应变措施。9.人机工程学原则从正确处理人一机一环境的合理关系出发，采用人类易于使用并且差错较少的方式。10.技术经济性原则不仅要考虑可靠性和安全性，还必须考虑系统的质量因素和输出功能指标。其中还包括技术功能和经济成本。11.审查原则

124既要进行可靠性设计，又要对设计进行可靠性审查和其他专业审查，也就是要重申和贯彻各专业各行业提出的评价指标。7.整理准备资料和交流信息原则为便于设计工作者进行分析、设计和评价，应充分收集和整理设计者所需要的数据和各种资料，以有效地利用已有的实际经验。8.信息反馈原则应对实际使用的经验进行分析之后，将分析结果反馈给有关部门。9.设立相应的组织机构为实现高可靠性和高安全性的目的，应建立相应的组织机构，以便有力推进综合管理和技术开发。第十二节安全技术规范与标准1.《机械安全风险评价第1部分：原则》(GB/T16856.1-2008)2.《金属切削机床安全防护通用技术条件》(GB15760-2004)3.《磨削机械安全规程》(GB4674-2009)

1251.《普通磨具安全规则》(GB2494-2003)2.《机械安全带有防护装置的联锁装置设计和选择原则》(GB/T18831-2010)3.《机械安全防护装置固定式和活动式防护装置设计与制造一般要求》（GB/T8196-200814.《砂轮机安全防护技术条件》（JB8799-1998）5.《冲压安全管理规程》（机械部机生字[1985]60A）6.《木工平刨床安全管理规程》（机械部机生字[1985]60号B）,64,

1261.《冲压车间安全生产通则》(GB/T8176-1997)11.《压力机的安全装置技术条件》(GB5091-1985)12.《压力机用感应式安全装置技术条件》(CB5092-2008)13.《压力机用光电保护装置技术条件》(GB4584-2007)14.《机械压力机安全使用要求》(AQ7001-2007)15.《机械压力机安全技术要求》(JB3350-1993)16.《剪切机械安全规程》(GB6077-1985)17.《剪板机安全技术要求》(JB8781-1998)18.《联合冲剪机安全技术条件》(JB9962-1999)19.《冷冲压安全规程》(GB13887-2008)20.《木工机床安全通则》(GB12557-2000)21.《木工机械安全使用要求)(AQ7005-2008)22.《木工(材)车间安全生产通则》(GB15606-2008)23.《铸造机械安全要求》(GB20905-2007)24.《锻造生产安全与环保通则》(GB13318-2003)25.《锻压机械安全技术条件》(GB17120-1997)26.《金属锯床安全防护技术条件》(GB16454-2008)