【正文】 載 第三節(jié)機(jī)械的安全特性及故障診斷技術(shù) ? 主要內(nèi)容：機(jī)械安全的定義及特性 ， 人機(jī)系統(tǒng)常見事故及原因 ， 機(jī)械設(shè)備故障診斷技術(shù) 。而精神疲勞則與中樞神經(jīng)活動有關(guān) , 它是一種彌散的、不愿意再作任何活動和懶惰的感覺 , 意味著肌體迫切需要休息。 3 個臨界點互不重疊稱單臨界點 , 兩個臨界點重疊稱雙臨界點 ,3個臨界點重疊稱 3臨界點 ,臨界點前后各一天稱臨界期 ,臨界期也包括 3個周期在負(fù)半周的重疊日期。在超常態(tài) （ Ⅳ 級 ） 下 , 由于過度緊張 , 造成精神恐慌 , 失誤率也會明顯增高。 載 ? ⑶ 生理學(xué)參數(shù) ? 生理學(xué)參數(shù)主要是指有關(guān)的人體各種活動和工作引起的生理變化 ， 反映人在活動和工作時負(fù)荷大小的參數(shù) ， 包括人體耗氧量 、 心臟跳動頻率 、 呼吸頻率及人體表面積和體積等 。 載 (二 )人體的特性參數(shù) ? 與產(chǎn)品設(shè)計和操縱機(jī)器有關(guān)的人體特性參數(shù)很多 ， 歸納起來有如下 4類： ? ⑴ 靜態(tài)參數(shù) ? 靜態(tài)參數(shù)是指人體在靜止?fàn)顟B(tài)下測得的形態(tài)參數(shù) ， 也稱人體的基本尺度 ， 如人體高度及各部分長度尺寸 。 比較各類感覺的反應(yīng)時間 ， 發(fā)現(xiàn)聽覺和知覺反應(yīng)時間最短 ， 約 ～， 其次是觸覺和視覺 。 ? 為了保證安全作業(yè)，一方面在機(jī)器設(shè)計中，應(yīng)使操縱速度低于人的反應(yīng)速度。 反應(yīng)時間是從包括感覺反應(yīng)時間 （ 從信息開始刺激到感覺器官有感覺所用時間 ） 到開始動作所用時間 （ 信息加工 、決策 、 發(fā)令開始執(zhí)行所用時間 ） 的總和 。保證維修時人員的出入安全。設(shè)計者必須考慮到人在正常情況下不會觸及到部件，而在某些情況下可能會接觸到，例如登著梯子對機(jī)械進(jìn)行維修等情況。包括在設(shè)計中排除危險部件，減少或避免在危險區(qū)處理工作需求，提供自動反饋設(shè)備并使運動的部件處于密封狀態(tài)之中等。在控制系統(tǒng)中設(shè)置監(jiān)控裝置，如果人操作失誤，機(jī)器會拒絕執(zhí)行或提出警告。 ? 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。 ? 一 、 安全人機(jī)工程的概念 、 主要研究內(nèi)容及其分類 ? (一 )安全人機(jī)工程的定義 安全人機(jī)工程是研究人機(jī)環(huán)境系統(tǒng)的安全本質(zhì) ，并使三者從安全的角度上達(dá)到最佳匹配 ， 以確保系統(tǒng)高效 、 經(jīng)濟(jì)運行的一門應(yīng)用科學(xué) 。 載 (二 )安全人機(jī)工程的主要研究內(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個方面： ? ⑴ 分析機(jī)械設(shè)備及設(shè)施在生產(chǎn)過程中存在的不安全因素 ， 并有針對性地進(jìn)行可靠性設(shè)計 、 維修性設(shè)計 、 安全裝置設(shè)計 、 安全啟動和安全操作設(shè)計及安全維修設(shè)計等 ? ⑵ 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 ， 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) 。解決安全問題的根本是實現(xiàn)生產(chǎn)過程的機(jī)械化和自動化，讓工業(yè)機(jī)器人代替人的部分危險操作，從根本上將人從危險作業(yè)環(huán)境中徹底解脫出來，實現(xiàn)安全生產(chǎn)。 ? 在全自動化控制的人機(jī)系統(tǒng)中，以機(jī)為主體，機(jī)器的正常運轉(zhuǎn)完全依賴于閉環(huán)系統(tǒng)的機(jī)器自身的控制，人只是一個監(jiān)視者和管理者，監(jiān)視自動化機(jī)器的工作。 載 （二）機(jī)械失效安全 ? 機(jī)械設(shè)計者應(yīng)該在設(shè)計中考慮到當(dāng)發(fā)生故障時不出危險 。 載 （四）機(jī)器的安全布置 ? 在車間內(nèi)對機(jī)器進(jìn)行合理的安全布局 ， 可以使事故明顯減少 ， 布局時要考慮如下因素： ? ⑴ 空間：便于操作 、 管理 、 維護(hù) 、 調(diào)試和清潔 。 載 第二節(jié) 人的特性 ? 主要內(nèi)容： ? 人的生理因素包括：感覺器官 （ 視覺 、 聽覺 ） 、 機(jī)能特性 （ 反應(yīng)時間 ） 、 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：心理過程 （ 認(rèn)識與情感意志 ） 、 個性心理 （ 能力 、 性格 、 氣質(zhì)與需要 、 動機(jī) ） ? 一 、 人的生理因素與安全的關(guān)系 ? （ 一 ） 人的感覺與感覺器官 ? 1． 視覺 ? ⑴ 常見的幾種視覺現(xiàn)象 ? ⑵ 視覺損傷與視覺疲勞 ? ⑶ 視覺的運動規(guī)律 載 ? 2． 聽覺 ? 聽覺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 。 ? 由于人的生理心理因素的限制，人對刺激的反應(yīng)速度是有限的。另一方面應(yīng)設(shè)法提高人的反應(yīng)速度。 所以在設(shè)計各類機(jī)器時 ， 應(yīng)根據(jù)操縱控制情況 ， 合理選擇感覺通道 ，盡量選用反應(yīng)時間短的通道去控制和調(diào)節(jié)機(jī)器 。 我國6大區(qū)域人體尺寸及體重見表 4— 1。 ? ⑷ 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)動慣量等。 載 2. 人體生物節(jié)律 ? 人體存在著一個以 23d為周期的體力盛衰和以 28d為周期的情緒波動規(guī)律 ， 以 33d 為周期的智力波。在臨界點或臨界期 , 體力、情緒和智力極不穩(wěn)定 , 最 易發(fā) 生 事故。 載 ? ⑴ 疲勞的原因 ? 超過生理負(fù)荷的激烈動作和持久的體力或腦力勞動、作業(yè)環(huán)境不良 、 單調(diào)乏味的工作 、 不良的精神因素 、 肌體狀況不良以及長期勞逸安排不當(dāng)?shù)热说纳?、 心理因素及管理方面的因素 , 都是造成疲勞的原因。 ? 一 、 機(jī)械安全的定義及特性 ? （ 一 ） 機(jī)械安全定義 ? （二） 機(jī)械安全的特性 載 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) 、 勞動衛(wèi)生 、 計算機(jī)等科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)上 , 并綜合與系統(tǒng)地運用這些科學(xué)技術(shù) 。 載 二、人機(jī)系統(tǒng)常見的事故及其原因 ? ( 一 ) 常見的事故 ? 1. 卷入和擠壓 ? 這種傷害主要來自旋轉(zhuǎn)機(jī)械的旋轉(zhuǎn)零部件 , 即兩旋轉(zhuǎn)件之間或旋轉(zhuǎn)件與固定件之間的運動將人體某一部分卷入或擠壓。 ? 3. 接觸傷害 ? 接觸傷害主要是指人體某一部分接觸到運動或靜止機(jī)械的尖角 、 棱角 、 銳邊 、 粗糙表面等發(fā)生的劃傷或割傷的機(jī)械傷害和接觸到過冷過熱及絕緣不良的導(dǎo)電體而發(fā)生凍傷、燙傷及觸電等傷害事故。人的任何一種不安全行為都可能導(dǎo)致事故發(fā)生。 載 ( 二 ) 故障診斷的基本流程及實施步驟 ? 故障診斷 包括診斷文檔建立和診斷實施兩大部分。將初始模式向量進(jìn)行維數(shù)變換、形式變換 , 去掉冗余信息 , 提取故障特征 , 形成待檢模式。根據(jù)判別結(jié)果采取相應(yīng)的對策。狀態(tài)監(jiān)測一般由現(xiàn)場操作人員進(jìn)行。 載 ? （ 四 ） 振動監(jiān)測與診斷技術(shù) ? 故障診斷與狀態(tài)監(jiān)測的技術(shù)包括振動監(jiān)測與診斷技術(shù)等內(nèi)容。 故障率也是時間的函數(shù) , 記為 λ（ t） ，稱為故障率函數(shù) 。 ? ⑵ 偶發(fā)故障期。 ? ⑶ 磨損故障期。 ? 5. 有效度 狹義可靠度 R(t) 與維修度 M (τ ) 的綜合稱為有效度 , 也稱廣義可靠度。 載 ( 一 ) 串聯(lián)系統(tǒng)的可靠性預(yù)計 ? 串聯(lián)系統(tǒng)的可靠性表示系統(tǒng)中所有單元均正常時 , 系統(tǒng)才能正常工作 。 并聯(lián)系統(tǒng)的可靠度好像鋼絲繩的可靠性 , 只有當(dāng)所有鋼絲繩均斷裂 , 鋼絲繩才能完全斷開。在進(jìn)行串一并聯(lián)系統(tǒng)的可靠性預(yù)計時 , 只要用上述方法分別求出各子系統(tǒng)的可靠度 , 就可以使系統(tǒng)可靠性框圖逐步簡化 , 最后總可以簡化成一個簡單的串聯(lián)系統(tǒng)或并聯(lián)系統(tǒng) , 于是可求出整個系統(tǒng)的可靠度。 ? ( 二 ) 貯備設(shè)計 ( 冗余設(shè)計 ) ? （三）其他設(shè)計 載 四、維修性設(shè)計 ? ( 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)備運行過程中的維護(hù)保養(yǎng) 、 設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷以及故障檢修 、 調(diào)整和最后的驗收試驗等直至恢復(fù)正常運行等一系列工作 。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。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)安全問題 , 在方案設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè) 計階段就設(shè)法消除危險與有害因素 ； 后者則是從維修的角度考慮 , 一旦產(chǎn)品發(fā)生故障 , 其本身就能自動及時發(fā)現(xiàn)故障 , 并且顯示故障或發(fā)出警報信號 , 并能自動排除故障或中止故 障 。到此 , 人機(jī)系統(tǒng)完成了一次功能循環(huán)。 載 ? 人適機(jī)是指使人去適應(yīng)機(jī)器的要求 。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 , 有的是隨時代的進(jìn)步而變化 , 有的是因時、因地、因性別、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。 載 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 。 ? (2) 信息處理功能 。 載 ? ( 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 。所以兩人監(jiān)控的人機(jī)系統(tǒng)的可靠度 Rsr 為 : 載 ? 異常情況時 , Rsr39。R M 載 2. 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)人表決的人機(jī)系統(tǒng)就可以避免這種情況 。 ? 多數(shù)人表決的冗余人機(jī)系統(tǒng)可靠度的計算公式為 : r1 ? RHn = [ ∑ Cnｉ （ 1―R ） ｉ R﹙ ｎ ﹣ 1] ] RH)(1 RMz )] ? 3. 具有安全系數(shù)的設(shè)計原則 ? 由于負(fù)荷條件和環(huán)境因素隨時間而變化 , 所以可靠性也是隨時間變化的函數(shù) , 并且隨時間的增加 , 可靠性在降低 。 自動保險 , 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 。故障安全 , 就是即使個別零部件發(fā)生故障或失效 , 系統(tǒng)性能不變 , 仍能可靠工作。 ? 從系統(tǒng)控制的功能方面來看 ,