机械安全技术1-1机器及机械安全概述

1、机械安全技术机械安全技术第一章第一章 机械安全概述机械安全概述机器概述机器概述 机械设备是现代生产中各行各业不可缺少的设机械设备是现代生产中各行各业不可缺少的设备，不仅工业生产要用到各种机械，其它行业也不备，不仅工业生产要用到各种机械，其它行业也不同程度上用到各种机械，它是各行各业解放劳动力同程度上用到各种机械，它是各行各业解放劳动力、提高生产率的有力工具，也是现代工业的基础。、提高生产率的有力工具，也是现代工业的基础。 在生产的人机环境系统中，机械与人相比，具有人在生产的人机环境系统中，机械与人相比，具有人所不可替代的优点。所不可替代的优点。 Page 2第一章第一章 机械安全概述机械安全概

2、述机器的优点机器的优点（1 1）输出功率大，可长期稳定操作，不易疲）输出功率大，可长期稳定操作，不易疲 劳，生产率高劳，生产率高。（2 2）自动化程度高。）自动化程度高。（3 3）准确性和速度比人好。）准确性和速度比人好。（4 4）灵敏度和反应能力高。）灵敏度和反应能力高。（5 5）耐用性强，可在人不适宜的环境下操作。）耐用性强，可在人不适宜的环境下操作。（6 6）可靠性高，不会受外界因素的影响。）可靠性高，不会受外界因素的影响。（7 7）运转速度快，可连续运行。）运转速度快，可连续运行。（8 8）能同时完成多种作业，适应性强。）能同时完成多种作业，适应性强。 Page 3第一章第一章 机械安

3、全概述机械安全概述Page 4第一节第一节 机器的组成机器的组成 机器：机器： 由若干相互联系的零部件按一定规律装配而由若干相互联系的零部件按一定规律装配而成，能够完成一定功能的整体，称为机器。成，能够完成一定功能的整体，称为机器。 机器是由各种金属和非金属部件组装成的装置，消机器是由各种金属和非金属部件组装成的装置，消耗能源，可以运转、做功。它是用来代替人的劳动、进耗能源，可以运转、做功。它是用来代替人的劳动、进行能量变换、以及产生有用功。机器贯穿在人类历史的行能量变换、以及产生有用功。机器贯穿在人类历史的全过程中。但是近代真正意义上的全过程中。但是近代真正意义上的“机器机器”，却是在西，却

4、是在西方工业革命后才逐步被发明出来。方工业革命后才逐步被发明出来。第一章第一章 机械安全概述机械安全概述根据用途的不同，根据用途的不同，机器可分为机器可分为动力机器动力机器加工机器加工机器运输机器运输机器信息机器信息机器机械的分类机械的分类第一章第一章 机械安全概述机械安全概述动力机器其用途是转换机械能。其用途是转换机械能。其他形式的能量其他形式的能量机械能机械能原动机原动机如蒸汽机、内燃机、电动机如蒸汽机、内燃机、电动机换能机换能机机械能机械能其他形式的能量其他形式的能量如空气压缩机如空气压缩机机械的分类机械的分类第一章第一章 机械安全概述机械安全概述加工机器尺寸尺寸形状形状性质性质状态状态

5、用来改变被用来改变被加工对象的加工对象的如如:加工机床加工机床轧钢机轧钢机纺织机纺织机包装机等。包装机等。第一章第一章 机械安全概述机械安全概述运输机器用来搬运物品和人。用来搬运物品和人。如汽车、飞机、起重机、运输机。如汽车、飞机、起重机、运输机。第一章第一章 机械安全概述机械安全概述信息机器其功能是处理信息。其功能是处理信息。例如复印机、打印机、绘图机等。例如复印机、打印机、绘图机等。信息机器虽然也作机械运动，但其目的是处理信息，而不是信息机器虽然也作机械运动，但其目的是处理信息，而不是完成有用的机械功，因而其所需的功率甚小。完成有用的机械功，因而其所需的功率甚小。第一章第一章 机械安全概述

6、机械安全概述动力机器动力机器加工机器加工机器运输机器运输机器信息机器信息机器转换机械能转换机械能完成机械功完成机械功作功很小作功很小第一章第一章 机械安全概述机械安全概述Page 11第一节第一节 机器的组成机器的组成传统机器传统机器都包含如下三个部分：都包含如下三个部分：原动部分传动部分执行部分常称为原动机，是机器常称为原动机，是机器的动力来源。的动力来源。常用：电动机、内燃机常用：电动机、内燃机、液压缸和气动缸，、液压缸和气动缸，以各种电动机的应用最以各种电动机的应用最为普遍。为普遍。第一章第一章 机械安全概述机械安全概述Page 12第一节第一节 机器的组成机器的组成传统机器传统机器都包

7、含如下三个部分：都包含如下三个部分：处于整个传动路线的终端，处于整个传动路线的终端，按照工艺要求完成确定的运按照工艺要求完成确定的运动，是直接完成机器功能的动，是直接完成机器功能的部分。部分。执行装置随机器的用途不同执行装置随机器的用途不同而不同，它属于各种专业机而不同，它属于各种专业机械课程研究的内容。械课程研究的内容。原动部分传动部分执行部分第一章第一章 机械安全概述机械安全概述Page 13第一节第一节 机器的组成机器的组成传统机器传统机器都包含如下三个部分：都包含如下三个部分：将原动机的运动和动力传递给执行装置，将原动机的运动和动力传递给执行装置，并实现运动速度和运动形式的转换。并实现

8、运动速度和运动形式的转换。运动速度的转换运动速度的转换运动形式的转换运动形式的转换 原动部分传动部分执行部分第一章第一章 机械安全概述机械安全概述Page 14运动速度的转换运动速度的转换传动装置解决原动机速度和执行装置速度不匹配的问题。传动装置解决原动机速度和执行装置速度不匹配的问题。有的机器的普通交流电动机速度是固定的。有的机器的普通交流电动机速度是固定的。有的机器执行部分速度低于原动机的转速有的机器执行部分速度低于原动机的转速,需要减速。需要减速。（也有相反的情况，需要增速）。（也有相反的情况，需要增速）。许多机器还需要执行装置有多种不同的速度。许多机器还需要执行装置有多种不同的速度。带

9、、链传动各种齿轮传动减速器例如自行车链传动例如汽车、机床的变速器第一章第一章 机械安全概述机械安全概述Page 15运动形式的转换运动形式的转换机器执行部分可能机器执行部分可能有各种运动形式：有各种运动形式：一般的原动机一般的原动机作回转运动作回转运动变速回转变速回转往复摆动往复摆动往复移动往复移动间歇运动间歇运动特定轨迹特定轨迹转换运动形式转换运动形式的各种机构的各种机构 第一章第一章 机械安全概述机械安全概述Page 16第一节第一节 机器的组成机器的组成现代机器的组成现代机器的组成原动部分传动部分执行部分辅助系统控制系统第一章第一章 机械安全概述机械安全概述Page 17控制系统原动装置

10、传动装置执行装置控制装置检测执行装置检测执行装置的运动输出的运动输出由程序给定由程序给定运动规律运动规律前馈控制反馈控制控制装置是控制机器的运动控制装置是控制机器的运动及状态的系统。包括操纵器及状态的系统。包括操纵器和显示器。和显示器。测量运动构件真测量运动构件真实运动情况，并实运动情况，并将测量结果随时将测量结果随时反馈给控制系统反馈给控制系统发出指发出指令调节令调节伺服电伺服电机的运机的运动动第一章第一章 机械安全概述机械安全概述Page 18第一节第一节 机器的组成机器的组成机械设计的基本安全要求机械设计的基本安全要求通过选用适当的设计结构尽可能避免或减小危通过选用适当的设计结构尽可能避

11、免或减小危险；险；通过减少对操作者涉入危险区的需要，限制人通过减少对操作者涉入危险区的需要，限制人们面临危险。们面临危险。第一章第一章 机械安全概述机械安全概述Page 195、机械设计的基本安全要求、机械设计的基本安全要求 以操作人员的操作位置所在平面为基准，以操作人员的操作位置所在平面为基准，凡高度在凡高度在2 2 米之内米之内的所有传动带、转轴、传动轴、联轴节、带轮、的所有传动带、转轴、传动轴、联轴节、带轮、齿轮、飞轮、链轮、电锯等危险零部件及危险部位，都齿轮、飞轮、链轮、电锯等危险零部件及危险部位，都必须设置防护装置必须设置防护装置 。 机器设备的设计，必须考虑机器设备的设计，必须考虑

12、检查和维修的方便性检查和维修的方便性 必要时，应随设备供应专用检查，维修工具或装置。必要时，应随设备供应专用检查，维修工具或装置。 为防止运行中的机器设备或零部件超过极限位置，为防止运行中的机器设备或零部件超过极限位置，应配置可靠的应配置可靠的限位装置。限位装置。 4 4 机器设备应设置可靠的机器设备应设置可靠的制动装置制动装置，以保证接近危险，以保证接近危险时能有效地制动。时能有效地制动。 第一章第一章 机械安全概述机械安全概述Page 205、机械设计的基本安全要求、机械设计的基本安全要求 机器设备的气、液传动机械，应设有机器设备的气、液传动机械，应设有控制超压控制超压、防止泄漏防止泄漏等

13、装置。等装置。 机器设备在高速运转中易于甩出的部件，应设机器设备在高速运转中易于甩出的部件，应设计计防止松脱装置防止松脱装置，配置防护罩或防护网等安全装置，配置防护罩或防护网等安全装置。 机器设备的机器设备的操作位置高出地面操作位置高出地面2m2m以上以上时，应配时，应配置操作台、栏杆、扶手、围板等。置操作台、栏杆、扶手、围板等。 第一章第一章 机械安全概述机械安全概述Page 215、机械设计的基本安全要求、机械设计的基本安全要求 机械设备的控制装置应装在使操作者能看到整个设机械设备的控制装置应装在使操作者能看到整个设备的操作位置上，在操纵台处不能看到所控制设备的全备的操作位置上，在操纵台处

14、不能看到所控制设备的全部时，必须在设备的适当位置装设部时，必须在设备的适当位置装设紧急事故开关紧急事故开关。 各类机器设备都必须在设计中采取各类机器设备都必须在设计中采取防噪声防噪声措施，使措施，使机器噪声低于国家规定的噪声标准。机器噪声低于国家规定的噪声标准。 10 10 凡工艺过程中产生粉尘、有害气体或有害蒸气的机凡工艺过程中产生粉尘、有害气体或有害蒸气的机器设备，应保证工作场所排放的器设备，应保证工作场所排放的有害物浓度有害物浓度符合符合TJ36-70TJ36-70工业企业设计卫生标准工业企业设计卫生标准和和GBJ4-73GBJ4-73工业工业“三废三废”排排放试行标准放试行标准的有关要

15、求。的有关要求。第一章第一章 机械安全概述机械安全概述Page 225、机械设计的基本安全要求、机械设计的基本安全要求11 11 设计机器设备时，应使用安全色。易发生危险的部位设计机器设备时，应使用安全色。易发生危险的部位，必须有安全标志。，必须有安全标志。安全色和标志安全色和标志应保持颜色鲜明、清应保持颜色鲜明、清晰、持久。晰、持久。 1212 机器设备中产生高温、极低温、强辐射线等部位，机器设备中产生高温、极低温、强辐射线等部位，应有应有屏护屏护措施。措施。 1313 有电器的机器设备都应有良好的有电器的机器设备都应有良好的接地（或接零），接地（或接零），以防止触电，同时注意防静电。以防止

16、触电，同时注意防静电。 第一章第一章 机械安全概述机械安全概述正常工作状态正常工作状态在机器完好的情况下，机器完成预定功能的正常运转过程中，存在着各种不可避免的运动要素，有些可能产生危害后果。非正常工作状态非正常工作状态机械的非正常工作状态往往没有前兆，会直接导致事故危害。故障状态故障状态有些故障对所涉及的安全功能影响很小。 有些故障会导致某种危险状态。非工作状态非工作状态非工作状态下，机械基本是安全的；但不排除因环境因素导致的危险事故。检修保养状态检修保养状态检修保养作业的特殊性使得容易出现在正常操作下不存在的危险。第一章第一章 机械安全概述机械安全概述7 7、机械的发展历程概述、机械的发展

17、历程概述机械的发展历程机械的发展历程机械设计及理论的发展历程机械设计及理论的发展历程古古 代代 近近 代代 现现 代代第一章第一章 机械安全概述机械安全概述简单机械：杠杆、车轮、滑轮、斜面、螺旋等。简单机械：杠杆、车轮、滑轮、斜面、螺旋等。公元前公元前3000年，在修建金字塔的过程中，就使用年，在修建金字塔的过程中，就使用了滚木来搬运巨石。了滚木来搬运巨石。阿基米德用螺旋将水提升至高处，那就是今天的螺阿基米德用螺旋将水提升至高处，那就是今天的螺旋式输送机的始祖。旋式输送机的始祖。远古时代第一章第一章 机械安全概述机械安全概述公元一世纪 东汉“水排水排”用水力鼓风炼铁，其中应用用水力鼓风炼铁，其

18、中应用了齿轮和连杆机构了齿轮和连杆机构古代中国第一章第一章 机械安全概述机械安全概述 晋 代 “连连 磨磨”用一头牛驱动八台磨盘，用一头牛驱动八台磨盘，其中应用了齿轮系。其中应用了齿轮系。第一章第一章 机械安全概述机械安全概述中世纪 欧洲 用脚踏板驱动的用脚踏板驱动的加工木棒的车床加工木棒的车床第一章第一章 机械安全概述机械安全概述中世纪 欧洲 利用曲轴的研磨机利用曲轴的研磨机第一章第一章 机械安全概述机械安全概述近 代： 18世纪中叶 20世纪中叶 动力的变革动力的变革材料的变革材料的变革加工手段的变革加工手段的变革生产模式的变革生产模式的变革机构与传动的变革机构与传动的变革机械理论和设计方

19、法的建立机械理论和设计方法的建立第一章第一章 机械安全概述机械安全概述近代 动力的变革动力的变革1765年，瓦特（年，瓦特（Watt）发明了蒸汽机。）发明了蒸汽机。揭开了第一次工业革命的序幕。揭开了第一次工业革命的序幕。蒸汽机给人类带来了强大的动力，各种由动力驱动的产业蒸汽机给人类带来了强大的动力，各种由动力驱动的产业机械机械 纺织机、车床等，如雨后春笋般出现。纺织机、车床等，如雨后春笋般出现。古代机械的动力：人力、畜力和水力。古代机械的动力：人力、畜力和水力。动力制约了机械的发展。动力制约了机械的发展。首先是动力的变革推动了机械的飞速发展和广泛应用。首先是动力的变革推动了机械的飞速发展和广泛

20、应用。第一章第一章 机械安全概述机械安全概述蒸汽机无法实现小型化，所以在当时的工厂里采用集中驱动的方式。蒸汽机时代的纺织工厂蒸汽机时代的纺织工厂蒸汽机皮带天轴皮带生产机械 2皮带生产机械 1皮带生产机械 3第一章第一章 机械安全概述机械安全概述19世纪，第二次工业革命世纪，第二次工业革命电动机和内燃机发明电动机和内燃机发明为汽车、飞机的出为汽车、飞机的出现提供了可能性。现提供了可能性。电力代替了蒸汽。电力代替了蒸汽。集中驱动被抛弃了，集中驱动被抛弃了，每台机器都安装了独每台机器都安装了独立的电动机。立的电动机。第一章第一章 机械安全概述机械安全概述 与此同时，戴姆勒也发明出了他的与此同时，戴姆

21、勒也发明出了他的第一辆四轮汽车。第一辆四轮汽车。 1886年，本茨发明的汽油发动机为动力的年，本茨发明的汽油发动机为动力的三轮车被授予专利。三轮车被授予专利。第一章第一章 机械安全概述机械安全概述莱特莱特兄弟兄弟1903第一章第一章 机械安全概述机械安全概述19世纪中叶，发明了世纪中叶，发明了炼钢法炼钢法，从那时一直到现在，钢铁始终是制，从那时一直到现在，钢铁始终是制造机械最主要的材料。造机械最主要的材料。18世纪末，现代世纪末，现代车床车床的雏形在英国问世的雏形在英国问世;19世纪中叶世纪中叶, 通用机床通用机床的各种类型已大体齐备；的各种类型已大体齐备；19世纪末，世纪末，自动机床、大型机

22、床自动机床、大型机床出现。出现。近代 材料的变革材料的变革近代 加工手段的变革加工手段的变革近代 生产模式的变化生产模式的变化社会需求日益增长。社会需求日益增长。 20世纪初叶，机械制造进入了世纪初叶，机械制造进入了大批量生产模式大批量生产模式的的时代。标志：美国福特汽车的生产时代。标志：美国福特汽车的生产第一章第一章 机械安全概述机械安全概述进行大批量生产的要求。进行大批量生产的要求。近代 机构与传动的变革机构与传动的变革 提高生产率的需要。提高生产率的需要。 基于动力的变革，大幅度提高机器的速度成为可能。基于动力的变革，大幅度提高机器的速度成为可能。 机器速度的提高是几百年来未曾停遏的发展

23、趋势。机器速度的提高是几百年来未曾停遏的发展趋势。高速化高速化自动化自动化精密化精密化提高产品质量的需要。提高产品质量的需要。基于加工水平的提高，提高机器的精度成为可能。基于加工水平的提高，提高机器的精度成为可能。近代机械的发展趋向近代机械的发展趋向要求不断完善已有的机构，要求不断完善已有的机构，并发明出新的机构并发明出新的机构第一章第一章 机械安全概述机械安全概述例如：例如：18世纪，欧拉（世纪，欧拉（Euler）首次提出采用渐开线作为齿轮的齿廓，首次提出采用渐开线作为齿轮的齿廓，从而使高速、大功率的机械传动成为可能。从而使高速、大功率的机械传动成为可能。 20世纪世纪各种大传动比、结构紧凑

24、的新型传动，各种大传动比、结构紧凑的新型传动，高速的步进机构，高速的步进机构，精密的滚动螺旋传动，精密的滚动螺旋传动， 机构的创新一直到今天也没有停止。机构的创新一直到今天也没有停止。 第一章第一章 机械安全概述机械安全概述机器的发展，呼唤着机械的理论和设计方法。机器的发展，呼唤着机械的理论和设计方法。牛顿经典力学的建立则为此准备了理论基础。牛顿经典力学的建立则为此准备了理论基础。近代 机械理论和设计方法的建立机械理论和设计方法的建立第一章第一章 机械安全概述机械安全概述现 代： 20世纪中叶 计算机的发明计算机的发明 科学技术发展史上划时代的大事。科学技术发展史上划时代的大事。现代机器的出现

25、现代机器的出现计算机使机械设计方法面目一新计算机使机械设计方法面目一新第一章第一章 机械安全概述机械安全概述现 代： 机器人的出现机器人的出现 随着随着计算机计算机和和伺服电机伺服电机的出现，的出现，机器人机器人作作为现代机器的代表走上了历史舞台。为现代机器的代表走上了历史舞台。 工业机器人工业机器人 特种机器人特种机器人 工业机器人工业机器人：在工业生产中越来越广泛地应：在工业生产中越来越广泛地应用。用于搬运、装配、焊接、喷漆、凿岩等工用。用于搬运、装配、焊接、喷漆、凿岩等工作。作。第一章第一章 机械安全概述机械安全概述清洗飞机的机器人隧道凿岩的机器人第一汽车制造厂的汽车装配生产线几几 种种

26、工业机器人工业机器人第一章第一章 机械安全概述机械安全概述特种机器人特种机器人：在潜水、管道修理、外科手：在潜水、管道修理、外科手术、生物工程、军事、星际探索等领域应术、生物工程、军事、星际探索等领域应用，承担着许多由人的直接操作无法完成用，承担着许多由人的直接操作无法完成的工作。的工作。第一章第一章 机械安全概述机械安全概述水下扫雷机器人爬壁机器人几种几种特种机器人特种机器人 军用昆虫机器人爬缆索机器人第一章第一章 机械安全概述机械安全概述数控车床 数控加工中心计算机控制系统和伺服电机被引入到传统机器中来，使其组成、面貌计算机控制系统和伺服电机被引入到传统机器中来，使其组成、面貌和功能发生了

27、革命性的变化。和功能发生了革命性的变化。第一章第一章 机械安全概述机械安全概述现代机器向主动控制、信息化和智能化方向发展，现代机器向主动控制、信息化和智能化方向发展，从这个意义上讲，正如有的学者所说：从这个意义上讲，正如有的学者所说：“今后的机器都将是机器人”。第一章第一章 机械安全概述机械安全概述现 代：机械理论和设计方法面目一新机械理论和设计方法面目一新 20世纪最后世纪最后30年，计算机应用的普及极大地推动了机械分析与设计年，计算机应用的普及极大地推动了机械分析与设计方法的革新。方法的革新。 计算机计算代替了手工计算法和图解方法。计算机计算代替了手工计算法和图解方法。 计算机辅助设计、优

28、化设计、有限元法、动态设计等现代设计方法迅计算机辅助设计、优化设计、有限元法、动态设计等现代设计方法迅速发展。速发展。 计算机不仅是大大地提高了计算速度，而且已成为机械分析与设计的计算机不仅是大大地提高了计算速度，而且已成为机械分析与设计的前所未有的强大手段。前所未有的强大手段。 整个机械设计的理论和方法焕然一新。整个机械设计的理论和方法焕然一新。 现代意义上的机械设计已经根本离不开计算机了。现代意义上的机械设计已经根本离不开计算机了。 第一章第一章 机械安全概述机械安全概述8 8、机械安全概述、机械安全概述 人类对机械安全的认识阶段 1安全的自发认识阶段2安全的局部认识阶段3系统安全的认识阶

29、段 4安全系统的认识阶段 第一章第一章 机械安全概述机械安全概述1安全的自发认识阶段 在自然经济（农业经济）时期，人类的生产活动主要是劳动个体使用手用工具的初级劳动，人们在考虑提高生产力的同时，无形中解决了安全问题。在这个阶段，人类不是专门解决工具的安全问题，而是由于生产技术需要，不自觉地附带解决了安全问题，因而有很大的盲目性。第一章第一章 机械安全概述机械安全概述2安全的局部认识阶段 工业革命以后，特别是动力（例如蒸汽机）的发明和广泛使用，大量的机器代替手用工具。但劳动者在使用机器过程中受到的危害大大增加，为了生产不得不考虑安全问题。这时主要针对某种机器设备的局部、个别安全问题，采取专门技术

30、方法去解决。例如，给锅炉装设安全阀，为机器加一个行程限位开关等，从而形成局部解决安全问题的局部专门技术。第一章第一章 机械安全概述机械安全概述3系统安全的认识阶段 进入工业化时代，特别是经过第二次世界大战，以制造业为主的工业化时代的到来，使生产技术向复杂化、规模化和高速化方向发展，分工的专业化形成了分属不同部门的生产方式和相对稳定的生产结构系统，对安全问题的局部认识已经很难适应要求，需要从机械整体系统的各个方面去考虑安全问题，形成了在某一生产领域应用的、从属于生产系统并为其服务的系统安全。例如，化工机械安全、建筑机械安全等，其特点是以解决机械事故为目的的 安全技术。第一章第一章 机械安全概述机

31、械安全概述4安全系统的认识阶段 随着知识经济和信息时代的到来，计算机的应用使生产力进一步解放，市场经济的高度发展，出现了在安全问题上纵横交错的复杂局面。机械已经融入人们生产、生活的各个角落，需要解决的安全问题不仅仅限于一台机械设备或一个生产领域，而要在更大范围、更高层次上，在宏观和微观的结合上全面进行安全工程设计，提出安全要求，进行安全决策。这就要求安全工程技术人员不能就事论事，而是要从更高的认识角度，用安全系统的观念和知识结构武装头脑，去解决机械系统的安全问题。也就是说，解决问题的对象还是机械，这里强调的是解决问题的人的认识角度和思维方法的转变。 第一章第一章 机械安全概述机械安全概述9 9、安全系统理论简介、安全系统理论简介 1系统安全的认识方法 2安全系统的认识方法第一章第一章 机械安全概述机械安全概述1系统安全的认识方法系统安全的认识是根据经济生产部门的专业分工，把安全问题分门别类地按物质生产的不同应用领域和