安全人机工程学 PPT课件 第4章

安全人机工程Safety

Ergonomics人机界面安全设计章节导学学习目标了解人机界面的定义及要素；

掌握信息显示装置的类型及相关的设计基本原则，在此基础上掌握主要显示装置

(视觉显示、听觉显示装置)的设计；

掌握控制装置的类型及相关的设计基本原则，学习手动控制器及脚动控制器的一般设计要求；

理解控制器和显示器的相合性内容、显示器和控制器的布置基本原则及具体布置设计要求；掌握安全防护装置的作用、分类与设计；了解自然人机界面的概念。章节导学本章重点和难点

本章重点：人机界面的定义与三要素；信息显示装置的类型及设计；控制装置的类型及设计；显示器与控制器的布局原则；安全防护装置的作用、分类与设计；自然人机界面的概念。

本章难点：视觉显示器与听觉显示器的设计；手动控制器与脚动控制器的设计；显示器与控制器的配合；安全防护装置的选择；自然人机界面各类别的应用原理。章节导学1

人机界面概述Overview

of

human-machine

interfaceDesign

of

display

devices3显示装置的设计2信息显示装置的类型及功能Types

and

functions

of

information

display

dev4控制装置的类型及特点Types

and

characteristics

of

control

devicesChapter

4人机界面安全设计5

控制装置的设计Design

of

control

devicesSafety

protection

design

of

man-machine

inter7人机界面的安全防护设计6显示器与控制器布局Layout

of

display

and

controller8自然用户界面Natural

user

interfaceChapter

4人机界面安全设计1人机界面概述Overview

of

human-machine

interfac人机界面的定义Definition

of

man-machine

interface人机界面三要素Three

elements

of

man-machine

interface本节课程结构人机系统包括人、机和环境三个组成部分，它们相互联系构成一个整体。图示人机系统模型人机工作的面在人机系统中，存在着一个人与机相互作用的“面”，所有的人机信息交流都发生在这个面上。人机界面上的装置＊显示器：向人传递信息的装置。＊控制器：供人操纵机械运转的装置。人机系统1.1人机界面的定义人机界面上供人们操纵机械运转的装置或器件人-机相互作用示意图显示器（Display）人机界面上向人们表达机械运转状态的仪表或器件。控制器（Controller）显示器、控制器以及它们之间的关系设计，使人机界面符合人机信息交流的规律与特性。人机界面设计内容三要素基本模型把感受器、中枢神经系统和运动器作为人的三要素把机械的显示器、机体和控制器作为机械的三要素1.2人机界面三要素2信息显示装置的类型及功能

Types

and

functions

of

informatiodisplay

devices显示器的概念Concept

of

displays显示器的分类Classification

of

displays显示器的功能Function

of

displays显示器的性能要求Performance

requirements

of

the

displays本节课程结构信息传递与处理的速度，质量直接影响工作效率。由于显示器的设计决定着操作者接受的信息的速度和准确度，所以现代工业产品设计必须重视显示器设计。显示器的重要性显示器是以可知的数值、可见的变化趋势或图形、可听的声波以及各种人体可感知的刺激信号等方式将信息传递给人的装置。工作过程

是操作人员对生产中的信息实行接收和处理的过程。2.1显示器的概念2.2.1按人接受信息的感觉通道的不同可将显示方式分为视觉显示、听觉显示和触觉显示其中以视觉显示应用最为广泛。由于人对突然发生的声音具有特殊的反应能力，所以听觉显示器作为紧急情况下的报警装置，比视觉显示器具有更大的优越性。触觉显示是利用人的皮肤受到触压刺激后产生感觉而向人传递信息的一种方式。2.2显示器的分类视觉显示听觉显示触觉显示2.2.2按显示形式分类可将显示方式分为模拟显示、数字显示和屏幕显示1）模拟显示：模拟式显示仪表靠标定在刻度盘上的指针来显示信息的，它通常可分为指针运动而表盘不动和表盘运动而指针不动两大类。如最见的手表、电流/压表等。特点：显示信息直观、形象，使人对模拟值在全量程范围内所处的位置一目了然，

并能明显显示出偏差量，特别适合于监控。2.2显示器的分类。2.2.2按显示形式分类可将显示方式分为模拟显示、数字显示和屏幕显示2）数字显示：是直接用数码管或液晶显示数值信息的仪表，如各种数码显示屏、机械的和电子的数字记数器等。特点：具有简单、准确、便于认读、不易产生视觉疲劳等特点2.2显示器的分类2.2.2按显示形式分类可将显示方式分为模拟显示、数字显示和屏幕显示3）屏幕显示：屏幕式显示装置可在有限面积的显示屏上显示大量不同类型的信息，可以用图形来显示系统的动态参数或变化趋势。特点：具有直观、形象、易于被人接受的特点。屏幕显示装置便于与计算机联用而实现自动控制。2.2显示器的分类2.2.3按显示参数分类显示系统的工作条件参数。如汽车发动机冷却水温度的显示、锅炉内压力的显示以及作业环境温度的显示等；显示系统输入参数。如通过机械系统中的定时器指示人所调节的机构动作时间，通过恒温器手把上的温度数字指示制冷机所要调节的温度等；显示系统的工作状态参数。①定量显示：如显示汽车行驶速度、飞机发动机转速等。②定性显示：于显示系统状态参数是否偏离正常位置。③警戒显示：用于显示系统所处的状态范围，其显示常分为正常、警戒和危险三种情况。显示系统的输出参数。通过这类仪表显示装置可把系统输出的信息反馈给操作者。2.2显示器的分类2.2显示器的分类各种显示器所显示的是规定的状态、数字和颜色等符号。对这些符号人们可以给以各种各样的约定，做出合乎逻辑的解释。同样一种仪表可以用来表示量的变化，也可以用来表示质的变化，还可以作为定性的显示等等。表示机械状态的显示功能，大致可分为以下三种：1)定量显示的功能这种仪表的用途是准确显示数值。例如温度计、速度计、液位计等均属于这类显示。2.3显示器的功能定性显示的功能这种显示是表明机器的某种大致状态、变化倾向或描述事物的性质等。定性显示常注重情况的比较，而较少注重精确的程度。这类显示器对于检查、追踪较为适宜，或变化趋势使操作者一眼即可看出上否正常或状态之间的差距。例如机器循环水表的显示，只有“过冷”、“正常”、“过热”，分别表示机器的三种运行状态。警告性显示的功能当量变积累达到某一临界点时，就会发生质的突变，这时常需设置警告性显示。警告性显示一般分为两级：第一级是危险警告，预告已接近临界状态；第二级是非常警报，报告已进入质变过程。2.3显示器的功能2.4显示器的性能要求1/4

显示形式要符合操作人员习惯及操作能力极限，要易于了解，避免换算，减少训练的时间，减少受习惯干扰造成解释不一致的差错。3/4

显示精度要适当，保证最少的认读时间。4/4

用简单明了的方式显示所传达的信息，以减少译码的错误。2/4

根据作业条件运用最有效的显示技术和显示方法，要使显示变化速度与操作者的反应能力相适应，不要让显示速度超过人的反应速度。3显示装置的设计Design

of

display

devices显示器设计的基本原则Basic

principles

of

display

design视觉显示器设计Design

of

visual

display听觉显示装置设计Design

of

auditory

display

device本节课程结构可见度高

对观察距离、观察角度、显示符号的大小，给以最佳的处理明显度高

使之醒目、消除背景干扰、提高区别能力可读性好阐明力强

在所处环境中显示的意义明确，推断准确可靠，掌握容易。简单明了

尽量减少装饰，或采用不易引起误解的装饰确保安全形状、图案等与底板间的分辨能力高，颜色和明亮度反差恰当对重要的显示器，为表明显示器是否动作正常，应设置仪表失效警告装置(光、声等)，以免肇事。3.1显示器设计的基本原则指针式仪表是用模拟量来显示机器有关参数与状态的视觉显示装置，其特点是显示的信息形象、直观，监控作业效果好。因其形状的不同，读值的准确度也不一样。开窗型由于指针不动，刻度数字动，窗中的数字易读，其误读率最小。圆型，半圆型由于需在仪表中寻找和确认指针的位置，所以在较短的揭示时间内比开窗型的误读率高，但因可以用指针的倾角来推测显示量，因此高于水平型和竖直型显示。水平型和竖直由于寻找指针位置最费时间，在提示时间短的情况下，误读率最高，但与竖直型相比，水平型的误读率偏低，这是因为眼球的运动快的缘故。3.2视觉显示器设计3.2.1指针式仪表的设计刻度盘指针式显示器的设计刻度盘尺寸设计刻度线设计

文字符号设计指针设计

仪表照明设计3.2视觉显示器设计3.2.1指针式仪表的设计过大导致眼睛的扫描路线变长反而影响认读速度和准确度，同时扩大了仪表占用面积，导致仪表盘不紧凑也不经济。尺寸过大尺寸过小易导致刻度过密，往往易由于标记过小导致读错。尺寸过小（1）刻度盘尺寸设计刻度盘的大小、刻度标尺的数量和人的观察距离有关。刻度盘尺寸可以根据实际情况适当增大，当刻度盘尺寸增大时，刻度、刻度线、指针和字符等均可增大，这样可提高清晰度。见下页表1为实验得到的数据理想的直径可参考表23.2视觉显示器设计3.2.1指针式仪表的设计刻度标记的数量刻度盘的最小允许直径观察距离50cm时

观察距离90cm时3825.425.45025.432.57025.445.510036.464.315054.498.020072.8129.6300表2109.0认读速度和读错率与刻度盘直径大小的关系196.0刻度盘直径mm观察时间s平均反应时间s读错率%250.820.766440.720.724700.755.7312（1）刻度盘尺寸设计表1

观察距离、刻度数量和刻度盘直径的关系3.2视觉显示器设计3.2.1指针式仪表的设计观察距离m长刻度线长度mm中刻度线短刻度线0.5以内5.54.12.30.5~0.910.07.14.30.9~1.820.014.08.61.8~3.640.028.017.03.6~6.067.048.029.0（2）刻度线设计刻度线一般有三级：长刻度线、中刻度线和短刻度线。

刻度线宽度一般可取刻度大小的5~15%，普通刻度线宽度通常取0.1±0.02mm，远距离观察时，取0.6~0.8mm。

当观察距离一定时，刻度线长度可参考照表3选取。表4示出了刻度线长度与刻度大小的关系。表3

刻度线的长度与观察距离的关系3.2视觉显示器设计3.2.1指针式仪表的设计（2）刻度线设计刻度线一般有三级：长刻度线、中刻度线和短刻度线。

刻度线宽度一般可取刻度大小的5~15%，普通刻度线宽度通常取0.1±0.02mm，远距离观察时，取0.6~0.8mm。

当观察距离一定时，刻度线长度可参考照表3选取。表4示出了刻度线长度与刻度大小的关系。表4

刻度线长度与刻度大小的关系刻度大小长度刻度线0.15~0.30.3~0.50.5~0.80.8~1.21.2~22~33~55~8L1(短)1.01.21.51.82.02.53.04.0L2(中)1.41.72.22.63.04.54.56.0L3(长)1.82.22.83.34.06.06.08.03.2视觉显示器设计3.2.1指针式仪表的设计刻度值数字标注得好与不好的示例（2）刻度线设计设计时应注意不要以点代替刻度线，刻度线下面的准线用细线为好，不要设计成间距不均的刻度，数字的标注应取整数，避免换算，每一刻度线最好为被测量的1个、2个或5个单位值，或这些单位值的10n倍。刻度线宽度对读数误差的影响3.2视觉显示器设计3.2.1指针式仪表的设计大写拉丁字母的一种推荐设计（3）文字符号设计在便于认读和经济合理的前提下，字符应尽量大一些。字符的高度通常取为观察距离的1/200，并可按下式近似计算：H=Lα/3600式中:H

—字符高度,mmL

—观察距离,mmα—人眼的最小视角字母、数字的宽度和笔划粗细，采用右图比例可获得较好的认读效果:3.2视觉显示器设计3.2.1指针式仪表的设计01形状指针形状要单纯、明确，不应有装饰。针身以头部尖、尾部平、中间等宽或狭长三角形的为好。左图指针的基本形式。在设计指针箭头时可参考右图所示的各种箭头，以最右端的为最好。指针的基本形状各种箭头形状的比较（4）指针设计模拟显示大都是靠指针指示。指针设计的人机学问题，主要从下列几方面考虑。3.2视觉显示器设计3.2.1指针式仪表的设计02宽度指针针尖宽度应与最短刻度线等宽，但不应大于两刻度线间的距离。指针不应接触刻度盘面，但要尽量贴近盘面。精度要求很高的仪表，其指针和刻度盘面应装配在同一平面内。03长度指针的针尖不要覆盖刻度，一般要离开刻度记号1.6mm左右，圆形刻度盘的指针长度不要超过它的半径，需要超过半径时，其超过部分的颜色应与盘面的颜色相同。（4）指针设计3.2视觉显示器设计3.2.1指针式仪表的设计05零点位置指针零点位置大都在相当于始终12点或9点的位置上。04颜色指针、刻度和表盘的配色关系要符合人的色觉原理，以提高人眼的视认度为原则。配色要求醒目，条理性强，避免颜色过多而造成混乱。（4）指针设计3.2视觉显示器设计3.2.1指针式仪表的设计级次12345678910清晰程度底色被衬色模糊程度底色被衬色表示

配色的级次（4）指针设计3.2视觉显示器设计3.2.1指针式仪表的设计（5）仪表照明设计仪表照明是指仪表的单独照明，这种照明应不影响其它仪表及荧光屏等的显示。仪表中使用较多的是表内照明、边光照明及表盘背面照明三种。这种照明的特点是光源只照在仪表上，观察者看不见光源。3.2视觉显示器设计3.2.1指针式仪表的设计作为定量显示，在静态显示的条件下数字显示的误读率较低且认读需占用的时间也较短。默雷尔1966实验默雷尔等人于1966年实验证明了这一点。他们使用带刻度的测度的测微计时，误读率约为33%，而使用数字式显示不但认读快，而且误读率低，后者误读率只有前者的1/10。3.2视觉显示器设计3.2.2数字显示器的设计数字式仪表能够定量显示机器设备系统运行过程中的精确数值及量的变化。最常用的有机械式数字显示和电子数字显示两种形式。（1）数字显示器设计形式机械式数字显示电子数字显示机械式数字显示主要是依靠机械装置来实现数字的显示和变化。一种是把数字印制在可转动的卷筒上，通过感应器使卷筒转动，达到数字的变化和显示效果。另一种是把数字印制在可翻转的金属薄片上，通过金属片的可控制的翻转来显示数字。电子数字显示常见的有液晶显示和发光二极管显示。电子显示可更方便地与计算机或各种电气系统连接，使之具有更好的可控性。发光二极管还具有在工作时不需外加照明就能具有较高清晰度的优势。3.2视觉显示器设计3.2.2数字显示器的设计（2）字符设计数字显示器的字符形体设计时，为了使字符形体简单醒目，必须加强各字符本身的特有笔画，突出“形”的特征，避免字体的相似性。在字体设计当中还应同时考虑背景和照明的因素。一般情况下不建议采用光反射强的材料做字体的背景，因为强反射背景会产生炫目现象，影响认读效果。字体和背景在色彩明度上应对比强一些，以增加清晰度。此外还需根据显示仪表所处环境的照明条件来确定字体与背景的明暗关系。一般而言，仪表处在暗处时，用暗底亮字为好；仪表处在明亮处时，选择亮底暗字为好。3.2视觉显示器设计3.2.2数字显示器的设计类型模拟显示仪表数字显示仪表指针活动式指针固定式数量信息中：指针活动时读数困难中：刻度移动时读数困难好：能读出精确数值，速度快、差错少差：必须读出数字，否则难以得知变化的方向和大小好：数字调节的监测结果精确，数字调节与调节运动无直接关系，快速调节时难以读数质量信息好：易判定指针位置，不需读出数值和刻度就能迅速发现指针的变动趋势差：未读出数值和刻度时，难以确定变化方向和大小调节性能好：指针运动与调节活动有简单而直接的关系，便于调节和控制中：调节运动方向不明显，指示的变动难控制，快速

调节时不易读数。监控性能好：能很快确定指针位置并进行监控，指针与调节监控活动关系最简单中：指针无变化有利监控，但指针与调节监控活动的

关系不明显差：不便按变化的趋势进行监控3.2视觉显示器设计3.2.3指针式与数字式的比较类型模拟显示仪表数字显示仪表指针活动式指针固定式一般性能中：占用面积大，照明可设在控制台上，刻度的长短有限，尤其在使用多指针显示时认读性差中：占用面积小，仪表需局部照明，只在很小一段范围内认读，认读性好好：占用面积小，照明面积也是最小，表盘的长短只受字符的限制综合性能可靠性高稳定性好易于显示信号的变化趋向易于判断信号值与额定值之差精度高认读速度快无差补误差过载能力强易与计算机联用局限性显示速度较慢易受冲击和振动的影响环境因素影响较大过载能力差质量控制困难发展趋势提高精度与速度采用模拟与数字混合型显示仪表提高可靠性采用智能化显示仪表3.2视觉显示器设计3.2.3指针式与数字式的比较（1）信号灯的视距设计信号灯要有一定的视距而且清晰、醒目。对于远距离观察的信号灯，如航标灯、交通信号灯等，一定要确保在远视距或大雾等天气的情形下也能看清楚。大气状态透明系数能见距离/km绝对纯净0.99200极高的透明度0.97150很透明0.96100良好的透明度0.9250一般的透明度0.8120空气略微混浊0.6610空气较混浊(霾)0.364空气很混浊(浓霾)0.122薄雾0.0151中雾2×10-4~

8×10-100.5~0.2浓雾10-19~10-340.1~0.05极浓雾<10-34几十~几米表能见距离与空气透明度的关系3.2视觉显示器设计3.2.4信号灯的设计（2）信号灯的颜色信号灯常用的颜色编码有10种。常见的几种信号灯的颜色及其代表意义如下表所示。颜色含义说明红危险或警告紧急状况需立即采取行动黄注意情况有变化或有变化趋势绿安全运行状态正常举例

1.联锁装置失效;压力已超(安全)极限;有爆炸危险压力异常;出现短暂性可承受的过载冷却降温正常;自动控制运行正常;机器准备启动遥控指示;选择开关为准备位置除尘;盥洗蓝指示性除红、黄、绿三色之外的任何指定用意任何含义无特定含义3.2视觉显示器设计3.2.4信号灯的设计颜色编码的缺点：一是受外界光色彩的影响；二是当光照很低时，色彩都趋于灰色，不易辨认；三是大约6%的男性对色彩不敏感，这就要求对工作人员进行职业选择。标志（2）信号灯的颜色《GB2893-82安全色》中的规定作为仪表及信号显示设计中的参考。图示安全色与安全3.2视觉显示器设计3.2.4信号灯的设计（3）信号灯的形状和标记设计

信号灯所选用的形状与其表示的意义之间都有一定的逻辑意义，如“→”表示指向，“×”表示禁止，“!”表示警告，慢闪光表示慢速等。

如果需要引起特别注意，可以采用强光和闪光信号，闪光频

率为0.67~1.67

Hz，闪光的方式有明暗、明灭、似动(并列两灯交替明灭)等。闪光的强弱应根据情况变化，表示危险信号的闪光强度略高于其他信号灯；当环境中对比度较低时，闪光

频率应较高。另外，当需要传递较优先和较紧急的信息时，

也应采用高频率闪光(10~20

Hz)。3.2视觉显示器设计3.2.4信号灯的设计（3）信号灯的位置设计重要信号灯应与重要仪表同时放置在最佳视区内，即视野中心3°范围之内普通信号灯在20°范围内重要度更小的放置在60°~80°范围内，但必须确保无需转头就能观察到。

当信号灯显示与操纵或其他显示相关时，最好与对应器件成组排列，而且信号灯的指示方位与操作或方向一致。例如，当上方开关处于开启状态时，对应的上方信号灯亮。3.2视觉显示器设计3.2.4信号灯的设计听觉显示在仪表显示中也占一定位置，因为在工业生产日常生活中，都离不开声音，在人机系统中，也利用声音这媒介来显示、传递人与机器的信息。听觉显示装置传递的信息，其载体——声波应在人耳能感知的范围内。各种音响报警装置、扬声器和医生的听诊器均属听觉传示装置，而超声探测器、水声测深器等则是声学装置，不属听觉传示装置的范畴。听觉传示装置分为两大类:音响及报警装置语言传示装置01023.3听觉显示器设计音响和报警装置的类型及特点用纯音或复音来显示听觉信息的装置称为音响和报警装置，其用途极广。蜂鸣器音响装置中声压级最低、频率也较低的装置。峰鸣器发出的声音柔和，不

会使人紧张或惊恐，适用于较宁静的环境。它常配合信号灯一起使用，作

为提示性听觉显示装置，提请操作者注意，或指示操作者去完成某种操作，也可用作指示某种操作正在进行。例如，汽车驾驶员在操纵汽车转弯时，架驶室的显示仪表板上就有信号灯闪亮和蜂鸣器鸣笛，显示汽车正在转弯，直至转弯结束。01音响及报警装置013.3听觉显示器设计电铃用途不同，声压级和频率也有较大差别。如电话铃声的声压级和频率只稍大于蜂鸣器，主要是在宁静的环境下让人注意；而用作指示上下班的铃声和报警的铃声，其声压级和频率就较高，因而可用于具有强度噪声的环境中。02角笛和汽笛角笛的声音有吼声(声压级90~100dB、低频)和尖叫声(高声强、高频)两种。常用作高噪声环境中的报警装置。03警报器警报器的声音强度大，可传播很远，频率由低到高，发出的声调富有上升和下降的变化，可以抵抗其它噪声的干扰，特别能引起人们的注意，并强调性地使人们接受。它主要用作危急事态的报警，如防空警报、救火警报等。043.3听觉显示器设计使用范围装置类型平均声距离装置

2.5m处压级dB距离装置

1m处可听到的主要频率/Hz4英寸铃65~6775~8310006英寸铃74~8384~9460010英寸铃85~9095~100300角笛95~100100~1105000汽笛100~110110~1217000低音蜂鸣器50~6070200高音蜂鸣器60~7070~80400~10001英寸铃607011002英寸铃627210003英寸铃6373650钟6978500~1000应用举例用于较大区域(或高噪声场所)用于工厂、学校、机关上下班的信号；以及报警的信号主要用于报警用作指示性信号可作报警用用于较小区域(或低噪声场所)用于提请人注意的场合，如电话、门铃：也可用于小范围内的报警信号用作报时。3.3听觉显示器设计0102音响信号必须保证使位于信号接收范围内的人员能够识别并按照规定的方式做出反应。因此，音响信号的声级必须超过听阈，最好能在一个或多个倍频程范围内超过听阈10dB以上。音响信号必须易于识别，特别是在有噪声干扰的情况下，音响信号必须能够明显地听到并可与其它噪声和信号区别。因此，音响和报警装置的频率选择应在噪声掩蔽效应最小的范围内，例如，报警信号的频率应在500至3000Hz之间。其最高倍频带声级的中心频率同干扰声中心频率的区别越大，该报警信号就越容易识别。3.3听觉显示器设计音响及报警装置01音响和报警装置的类型及特点0405显示重要信号的音响装置和报警装置，最好与光信号同时作用，组成“视听”双重报警信号，以防信号脱漏。报警装置最好采用变频的方法，使音调有上升和下降的变化。例如紧急信号，其基频应在1s内由最高频(1200Hz)降到最低频(500Hz)，然后听不见，再突然上升，以便再次从最高频降至最低频。3.3听觉显示器设计音响及报警装置01音响和报警装置的类型及特点03为引起人注意，可采用时间上均匀变化的脉冲重复频率低于0.2Hz和不高于5Hz，其脉冲持续时间和脉冲重复频率不能与随时间周期性起伏的干扰声的脉冲持续时间和脉冲重复频率重合。人与机器之间也可用语言来传递信息。传递和显示语言信号的装置称为语言传示装置。如象麦克风这样的受话器就是语言传示装置，而扬声器就是语言显示装置。经常使用的语言传示系统有：无线电广播、电视、电话、报话机和对话器及其它录音、放音的电声装置等。优点：传递和显示的信息含意准确、接收迅速、信息量较大等；缺点是易受噪声的干扰。3.3听觉显示器设计语言传示装置02无线电广播电视电话报话机话器123453.3听觉显示器设计语言传示装置02在设计语言传示装置时，应注意以下问题：①语音清晰度是指人耳通过语言传达能听清的语言（音节、词或语句）的百分数。语言清晰度可用标准的语句表通过听觉显示来进行测量。若听清的语句或单词占总数的20%，则该听觉传示器的语言清晰度就是20%。表1是语言清晰度（室内）与主观感觉的关系。由此可见，设计一个语言传示装置，其语言的清晰度必须在75%以上，才能正确传示信息。言语清晰度百分率×100人的主观感觉9685～9675～85言语听觉完全满意很满意满意言语可以听懂，但非常费劲不满意65～7565以下表言语的清晰度评价3.3听觉显示器设计语言传示装置输出的语音，其强度直接影响语言清晰度。当语言强度增至刺激阈限以上时，清晰度的百分数逐渐增加。直到差不多全部语音都被正确听到的水平；强度再增加，清晰度百分数仍保持不变，直到强度增至痛阈为止，如图所示。当语言强度接近120dB时，受话者将有不舒服的感觉；当语言强度达到130dB时，受话者耳中有发痒的感觉，再高便达到痛阈，将有损耳朵的机能。

语言传示装置的语音强度最好在60～80dB②语音的强度3.3听觉显示器设计在设计语言传示装置时，应注意以下问题：③噪声对语言传示的影响

在设计语言传示装置时，应注意以下问题：当语言传示装置在噪声环境中工作时，噪声将影响语言传示的清晰度。语音的觉察阈限和清晰度阈限随噪声强度的增加而增高。当噪声声压级大于40dB时，阈限的变动与噪声强度成正比。这种噪声对语言信号的掩蔽作用，可用信噪比(平均语言功率对平均噪声功率之比，记为S/N)来描述。图示信噪比在一般噪声环境中使用的语言传示装置，S/N必须超6dB才能获得满意的通话效果。3.3听觉显示器设计4控制装置的类型及特点Types

and

characteristics

of

contrdevices控制器的概念Concept

of

controllers控制器的分类Classification

of

controllers本节课程结构控制器是将人的信息传递给机器用以调整、改善机器运行状态的装置，其本质是将

人的输出信号转换为机器的输入信号的装置。与此同时人也能感受到控制器的反馈信息。按操纵控制器的使用方式√手动控制器√脚动控制器√言语控制器按照控制器运动的类别不同√旋转控制器√摆动控制器√按压控制器图示各种控制器草图(a)曲柄(b)手轮(c)旋塞(d)旋钮(e)钥匙(f)开关杆(g)调节杆(h)杠杆键(i)拨动式开关(j)摆动式开关(k)脚档(l)钢丝脱扣器

(m)按钮(n)按键(o)键盘(p)手闸(q)指拨滑块、形状决定(r)指拨滑块、摩擦决定(s)拉坏(t)拉手(u)拉圈(v)拉钮4.1控制器的概念√滑动控制器√牵拉控制器基本类型

运动类型

举例说明做旋转运动的控制器旋转曲柄、手轮、旋塞、旋钮、钥匙等做近似平移运动的控制器摆动开关杆、调节杆、杠杆键、拨动式开关、摆动开关、脚踏板等控制器受力后，在围绕轴的旋转方向上运动。亦可反向倒转或继续旋转直至起始位置控制器受力后，围绕旋转点或轴摆动，或者倾倒到一个或数个其他位置。通过反向调节可返回起始位置做平移运动的控制器按压钢丝脱扣器、按钮、按键、键盘等控制器受力后，在一个方向上运动。在施加的力被解除之前，停留在被压的位置上。通过反弹力可回到起始位置控制器受力后在，一个方向上运动，并停留在运动后的位置上，只有在相同方向上继续向前推或者改变力的方向，才可使控制器做返回运动滑动手闸、指拨滑块等牵拉拉环、拉手、拉圈、拉钮控制器受力后在，一个方向上运动。回弹力可使其返回起始位置，或者用手使其在相反方向上运动4.2控制器的分类5控制装置的设计Design

of

control

devices控制器设计的基本原则Basic

principles

of

controller

design手动控制器的设计Design

of

manual

controller脚动控制器的设计Design

of

foot

controller本节课程结构要求控制装置的设计和选用，要符合作业操作的特性。准确性原则简单性原则适用性原则安全性原则根据操作特性，合理选用或设计控制器类型。如手动按钮、钮子开关或旋钮开关适用于用力小、移动幅度不大及高精度的阶梯式或连续式调节。控制器的操作方式应简洁明了，尽量避免复杂难懂的操作程序。要求设计时考虑安全因素，如紧急制动的控制器要尽量与其他控制器有明显区分，避免混淆；注重防操作失误装置的设计。5.1控制器设计的基本原则（1）控制器的设计要求操纵对象的形式最大允许用力/N轻型按钮5重型按钮30脚踏按钮20-90轻型转换开关4.5重型转换开关20手轮150方向盘150表示部分被操纵对象对应的最大允许用力□尺寸、形状要适应人体结构尺寸要求。□与人的施力和运动输出特性相适应。□当有多个控制器时，应易于辨认和记忆。□尽量利用控制器的结构特点或操作者体位的重力进行控制。□尽量设计多功能控制器。5.1控制器设计的基本原则操纵阻力特性对比运动开始时阻力最大，此后显著降低，可用以减少控制器的偶发启动。但控制准确度低，不能提供控制反馈信息应用举例静摩擦力闸刀弹性力阻力与控制器位移距离成正比，可作为有用的反馈源。控制准确度高，放手时，控制器可自动返回零位，特别适用于瞬时触发或紧急停车等操作，可用以减少控制器的偶发启动弹簧黏滞力阻力与控制运动的速度成正比。控制准确度高、运动速度均匀，能帮助稳定的控制防止控制器的偶发启动活塞惯性力阻力与控制运动的加速度成正比例，能帮助稳定的控制，防止控制器的偶发启动。但惯性可阻止控制运动的速度和方向的快速变化，易引起控制器调节过度，也易引起操作者疲劳摇把5.1控制器设计的基本原则（2）操纵阻力的设计形状编码大小编码位置编码颜色编码标志编码5.1控制器设计的基本原则（3）控制器的编码设计（3）控制器的编码设计

①

形状编码形状编码是将不同用途的控制器设计成不同形状，以便使各控制器彼此之间不易混淆注意要点：√一是控制器的形状应尽可能地反映控制器的功能，从而使人能由控制器的形状联想到该控制器的用途；√二是控制器的形状应使操作者在无视觉指导下仅凭触觉也能够分辨出不同的控制器；√三是控制器的形状设计应使操作者在戴有手套的情况下也可以通过触摸便能区分出不同的控制器。5.1控制器设计的基本原则类用于形状编码的旋钮(a)A类(b)B类(c)C类A类（连续转动）适用于做360°以上的连续转动或者频繁转动，旋钮偏转的角度位置不具有重要的信息意义；B类（断续转动）适用于旋转调节范围不超过或极少超过360°情况，旋钮偏转的角度位置不具有重要的信息意义；C类（控制信息）旋钮调节范围不宜超过360°，旋钮的

偏转位置可提供重要信息的场合，例如用以指示状态等。5.1控制器设计的基本原则（3）控制器的编码设计①形状编码三（3）控制器的编码设计

②

大小编码如果想仅凭触觉就能正确辨认出不同尺寸的控制器，则控制器之间的尺寸差别必须足够大。对于旋钮、按钮、扳动开关等小型控制器，通常只能划分大、中、小三种尺寸等级。因此，大小编码方式

的使用效果不如形状编码有效，使用范围也较为有限。勃雷特莱(Bradley,1969）曾通过实验研究发现，无论对正常的还是较大的轴摩擦力，旋钮的直径以50mm左右维最佳。当旋钮直径偏离最佳值时候，转动旋钮的时间随轴摩擦力的增加而明显增加。5.1控制器设计的基本原则③位置编码位置编码的控制器数量不多，并须与人的操作顺序和操作习惯相一致，这样可以使人不用眼看，就可能正确地进行操作。例如：汽车上的离合器踏板、制动器踏板和加速踏板就是以位置编码相互区分的。对于仅用手而不用眼睛的操作，控制器是垂直方向排列时的准确性要比水平排列的高。相邻控制器间应有一定的间距以利于辨别，此间距一般不宜小于125

mm。5.1控制器设计的基本原则（3）控制器的编码设计④颜色编码控制器的颜色编码，一般不单独使用，而要同形状或大小编码合并使用。颜色只能靠视觉辨认，而且只有在较好的照明条件下才能看清楚，所以它的使用范围也就受到限制。人眼虽然能辨别很多颜色，但用于控制器编码的颜色，一般只使用红、橙、黄、蓝、绿五种颜色，过多反而容易混淆。5.1控制器设计的基本原则（3）控制器的编码设计（3）控制器的编码设计⑤标志编码在控制器上面或侧旁，用文字或符号标明其功能。标志编码要求有一定的空间和较好的照明条件。标志本身应当简单明了、易于理解。文字和数字必须采用清晰的字体。5.1控制器设计的基本原则手控制器大致可分为旋钮、按钮、手柄、曲柄和控制杆等。根据旋钮可以旋转一圈、多圈或不满一圈。可分为：连续旋转钮：控制范围超过360°部分旋转钮：控制范围不超过360o°定位指示旋钮：控制范围有固定的边界限范围限制根据旋钮的形状，可分为：圆形旋钮指针形旋钮手动转盘等。5.2手动控制器的设计对于圆形旋钮设计的主要尺寸为直径和高度。其中单层旋钮，直径以50mm为最佳。5.2手动控制器的设计手控制器大致可分为旋钮、按钮、手柄、曲柄和控制杆等。对于多层旋钮，各层旋钮间要保证不相接触，有足够的旋动阻力，能保证不会发生相互影响，同时注意无意接触。5.2手动控制器的设计手控制器大致可分为旋钮、按钮、手柄、曲柄和控制杆等。手控制器大致可分为旋钮、按钮、手柄、曲柄和控制杆等。按钮有两种结构：一种是揿则下降，松则弹起，这是单作用按钮；还有一种揿下之后可以锁住，再揿时才能弹回，这是具有保持位的双作用按钮。按钮形状有圆形和矩形两种。5.2手动控制器的设计手控制器大致可分为旋钮、按钮、手柄、曲柄和控制杆等。按钮有三个主要参数：直径、作用力及移动距离。用指尖按的按钮直径，对大拇指可取20mm，其它手指可取为15mm。如果设计需要整个手掌压按的按钮（如要求压力较大的按钮或使用频率较高，要求容易按到的按钮），钮面直径可设计得大一些，但一般不大于30mm，最小按钮直径可取6.5mm，戴手套时最小按钮直径为13mm。按钮直径大于15mm时，可将顶部做成球面线凹坑，以便于手感定位。若按钮的关系重大，为防止疏忽，可将按钮设置在一凹坑中。这时按钮直径应不小于25mm。若需戴手套操作，则按钮直径不应小于50mm。对于发生疏忽会产生严重事故的按钮，应加防护装置。例如可以加装小盖或护栏。5.2手动控制器的设计5.2手动控制器的设计手控制器大致可分为旋钮、按钮、手柄、曲柄和控制杆等。按钮有三个主要参数：直径、作用力及移动距离。按钮应采用弹性阻力。对于单指按钮的阻力，大拇指按钮可取为2.8～22N，其他手指按钮可取为1.4～5.6N，按钮阻力不宜太小，以免误碰就会起作用。按钮开关一般用音响，或以阻力的变化作为到位的反馈信息，但不宜用音响长时间的鸣叫作提示信号。当按钮布置在暗处时应配备指示灯，以保证快速准确的操作。但也应有音响或阻力变化信息。手控制器大致可分为旋钮、按钮、手柄、曲柄和控制杆等。转轮、手柄和曲柄控制器的功能与旋钮相当，用于需要较大的操作扭矩条件下。转轮可以单手或双手操作，并可自由地连续旋转操作。手柄和曲柄可以认为是转轮的变形设计。在设计大小时必须考虑操作者有效用力范围及其尺寸的限制，使之手握舒服，用力有效不产生滑动。5.2手动控制器的设计手控制器大致可分为旋钮、按钮、手柄、曲柄和控制杆等。通过前后推拉或左右推拉等方向的运动完成控制操作，如汽车的变速杆。它一般需要占据较大的空间，但同时杆的长度也与操纵力的大小有关，该长度增加时更省力。操纵杆的操纵力最小为30

N，最大为130

N，使用频率高的操纵杆，操纵力最大不应超过60N。例如，汽车变速杆的操纵力约为30~50N。当操纵力较大、采用立姿操作时，操纵杆手柄的位置应与人的肩部等高或略低于肩部的高度；当采用坐姿操作时，操纵杆手柄的位置应与人的肘部等高。5.2手动控制器的设计图示手的生理结构及手把形状设计图示便于触觉辨认的手把形状图示各种不同手把的握持状态5.2手动控制器的设计手控制器大致可分为旋钮、按钮、手柄、曲柄和控制杆等。当用手操作不便，用手操作工作量大或难以控制，操纵力超过50N——150N，或操纵力小于50N，但需要连续操作时，宜选用脚踏板。对于操纵力较小，且不需连续控制时，宜选用脚踏钮或脚踏开关。5.3脚动控制器的设计（1）脚踏板脚踏板多采用矩形或椭圆形平面板，设计时应以脚的使用部位、使用条件和用力大小为依据。脚控操纵器适宜用力/N休息时脚踏板受力18~32悬挂脚蹬45~68功率制动器<68离合器和机械制动器<136离合器最大蹬力272方向舵726~1814可允许的最大蹬力22685.3脚动控制器的设计（1）脚踏板在操纵过程中，操作者往往会将脚放在脚踏板上，为了防止脚踏板被无意碰触而发生误操作，脚踏板应有一定的启动阻力，该启动阻力至少应当超过脚休息时脚踏板的承受力，至少应为45N。图示脚踏板类型（从左到右依次为往复式、回转式、直动式）5.3脚动控制器的设计（2）脚踏按钮脚踏按钮与按钮的型式相似，特定情形下可以代替手动按钮。多采用圆形或矩形，可用脚尖或脚掌操纵。

踏压表面应设计成齿纹状，以避免脚在用力时滑脱，还要能够提供

操纵的反馈信息。图示脚踏按钮5.3脚动控制器的设计6显示器与控制器的布局Layout

of

display

and

control显示器与控制器的配合Coordination

of

display

andcontroller显示器的布置Layout

of

display显示器与控制器的布局原则The

layout

principle

of

displayand

controller控制器的布置Layout

of

controller本节课程结构显示装置及控制装置的设计基本要求就是要保证人、机双方的信息能够迅速准确地交流。减少信息加工的复杂性，从而提高工作效率。设计能实现最佳的信息交流系统，至少要遵守下面六个原则：时间顺序原则功能顺序设计重要性原则运动方向性原则安全防控原则使用频率原则6.1显示器与控制器的布局原则对于必须按一定先后时间顺序显示的仪表或按一定顺序操作的控制器，应按照它们起作用的时间顺序依次排列，例如图1为五位数值输入旋钮，为了与数值对应，就需要由右向左使五个旋钮分别代表个位、十位、百位、千位和万位。1/6

时间顺序原则图示

数值输入旋钮的排序6.1显示器与控制器的布局原则2/6

重要性原则6.1显示器与控制器的布局原则重要的显示器或控制器即便使用的频率不高，也应布置在比较方便的位置3/6

功能顺序设计这是指按多个控制器的作用顺序排列布置显示器及控制器。如果功能的顺序不止一个时，应按主要功能顺序排列。显示器或控制器按功能顺序排成直线时，由左向右或由上向下排列；如果是圆形排列应取顺时针方向。4/6使用频率原则使用频率最高的显示器或控制器应布置在最佳的信息接受区域或最佳操作区。5/6运动方向性原则6.1显示器与控制器的布局原则显示器指针或光点的运动方向与控制器的运动方向应当互相一致。控制器的运动方向与显示器或执行系统的运动方向在逻辑上一致，符合人的习惯定势，即控制与显示的运动相合性好。在仪表板上布置的显示器和控制器，其旋转方向或移动方向应遵守下图所示的运动方向原则。图示控制器的运动方向规则6/6安全防控原则6.1显示器与控制器的布局原则显示与控制的配合布置一定要注意符合人机信息交流的规律和特性，保障人机正常交互；同时要注意危险因素的防控，避免能量意外输入或者损失而导致系统故障或安全事故。为作到以上六项原则，需要作大量的实验和调查研究工作。首先要确定出：每种仪表和控制器的使用时间顺序；作用功能顺序；使用频率，重要性程度顺序；运动方向的状态等。然后才有可能着手研究具体实施的可能性和方法，最后按人机系统要求的精确度、效率、劳动强度以及可靠性等条件对该显示—控制系统进行评价。1973年海恩斯(Haines)和吉利兰(Gililand)将信号灯布置在视野的不同区域上，对七名被试者作反应速度实验，其结果绘制成右图所示的折线图。折线是将相同反应速度的视点连接而成，称等反应时间曲线。显示器布置得当，可提高认读效果，减少巡检时间，提高工作效率。显示器布局中的主要问题有两个：一是选择最佳认读区域；二是仪表的配置方法。（1）显示器位置与反应速度的关系尽管人的视野很宽，但是在整个视野和各视点上其反应速度及认读准确性都不相同，特别是在紧张的情况下对不同位置的反应效率有很大差别。图示等反应时间曲线6.2显示器的布置从右图中可得出如下的结论：①最快的反应区域在视中心上下8o，右45o左10o的范围内，这个区域明显地偏向右方，在此，视中心区域也是视力最好，最清晰，因而认读效率最高的区域。②随着反应速度下降，等反应时间曲线的扩大，上述偏右的现象逐渐减弱，但始终有一定约有偏量，可见仪表布置靠右比靠左有利；③在对角线上，右下角135°方向的视区优于其它三个(45°、225°、315°)方向的视区。图示等反应时间曲线6.2显示器的布置（1）显示器位置与反应速度的关系（2）刻度盘指针式仪表群的布局刻度盘指针仪表最宜用于检查显示和动态显示。这种显示常常需要多表同时进行，而所用的仪表又往往是相同的，多个相同的仪表就构成一个仪表群。仪表群的排列检查用显示的目的是监视机器的运行状态。当机器处于正常情况时，很多仪表指针都处于稳定的显示状态；一旦某部分出现异常，相关的那支仪表才会出现变位显示，在这个过程中仪表相当于一种记忆元件。稳定状态：平时的显示是“无信号”的，意指正常时仪表指针稳定不动，异常状态：每出现某神异常时就会在相应的表上作出一次显示和记录。因此将显示器按某种几何规律排列对发现异常最为有利。6.2显示器的布置要求为了保证工作效率和减少疲劳，布置显示器时，应当考虑让操纵者不必运动头部和眼睛，更不要移动座位，即可一眼看清全部显示器。方案一般可根据显示器的数量和控制室的容量，选择直线形布置，弧形布置或折式布置等布置方式。从视觉特征来说，仪表板的视距最好是70cm左右，其高度最好与眼相平，布置时，面板应后仰30o角。仪表群的排列6.2显示器的布置（2）刻度盘指针式仪表群的布局1953年约翰斯加尔(Johnsgard)将16支仪表排成四种情况，见右图，(a)图为所有仪表指针一律向左，(b)图为仪表分为左右两组，每组内两表指针相对，

(c)图分为上下两组，每组内表针相对，(d)图分为四种，每组表针指向中心。实验结果表明，(d)图的效果最差，(c)图优于(b)图，(a)图最好图示Jonsgard仪表阵（2）刻度盘指针式仪表群的布局仪表群的排列——约翰斯加尔的排表实验6.2显示器的布置（2）刻度盘指针式仪表群的布局仪表群的排列——达谢夫斯基的排表实验1964年达谢夫斯基(Dashevsky)进一步作了排表实验，见下图，他将表的指针延续画到板上，发现画延伸线的比不画延伸线的误差率减少85%，比约翰斯加尔的排法误读率可减少92%，这种排法提高了功效的原因是由于指针延伸线强化了图案的规律性特征。图示Jonsgard仪表阵6.2显示器的布置控制器布局中主要有三个问题：一是控制器应布置在什么位置；二是各控制器之间的间隔；三是防止意外误操作的措施。（1）控制器的位置设计控制器布置的位置除应遵守时间顺序、功能顺序、使用频率、重要性及运动方向原则和安全防控原则外，还应①要考虑各种控制器本身操作特点，将其布置在这种控制的最佳操作区域之内；②联系较多的控制器应尽量互相靠近；③控制器的排列和位置要符合其操作程序和逻辑关系；④应适合人左右手及左右脚的能力。6.3控制器的布置的结果主要取决于各种控制器的手动方法，动作距离及移动方向。图示不同控制器的操作域控制器的位置设计——夏普和霍恩希恩控制器位置实验1965年，夏普(Sharp)和霍恩希恩(Hornseth)将旋钮、板动开关和按钮三种控制器分别布置在三个距操作者760mm的控制板上，作操纵实验，得到图中所示的区域图。从图上可看出，板动开关的适应操作区域最小，其次是旋钮，操作区域最大的是按钮。产生这样6.3控制器的布置（2）控制器的间隔设计控制器之间的间隔要适当，间隔小排得紧凑，观察方便，但过小间隔会明显地增加误操作率。控制器的间距取决于控制器的形式，操作顺序和是否需要防护等因素。控制器的安排和间隔应尽可能作到在盲目定位等动作时，有较好的操作效率。控制器的形式对于控制器间隔的影响很大。不同形式的控制器要求不同的使用方式。例如按钮只需指尖向前揪，对周围的影响最小。而扳动开关既要求手指在扳钮两侧有足够的空间以便捏住钮柄，又要求留出沿扳动方向的手活动空间。6.3控制器的布置几种控制器适当间距，可供参考。手指手脚操作器具间距操作方法按钮扳动开关杠杆曲柄旋钮踏板之间中心距同时操作125125125单肢顺序操作2525100200单肢随机操作505010010050150250不同的手指操作1015表示各种控制器需要的间距(mm)控制器的间隔设计——布雷德利控制器间隔实验布雷德利(BradIey)于1969年对24名右手为利手的被试者作旋钮间距实验。实验的旋钮直径由10mm到35mm，间距由l0mm增到40mm。实验中发现，当间距增加到25mm时操作速度最快，继续增大到间距操作速度出现下降的趋势。如表中给出了6.3控制器的布置01将按钮或旋钮设置在凹入的底座之中(见下图)，或加装栏杆(见下图)等；图示凹坑按钮图示加装护栏的按钮（3）防止误操作设计即使控制器的间隔和位置都设计得合适，也还有发生误操作的可能。对重要的控制器为避免发生误操作，可以采取以下的措施：6.3控制器的布置（3）防止误操作设计即使控制器的间隔和位置都设计得合适，也还有发生误操作的可能。对重要的控制器为避免发生误操作，可以采取以下的措施：0203手在越过此控制器时，手的运动方向与该控制器的运动方向不一致在控制器上加盖或加锁04按固定顺序操作的控制器，可以设计成连锁的形式，使之必须依次操作才能动作05增加操作阻力，使较小外力不起作用6.3控制器的布置所谓控制—显示比（简称C/D比）是指控制器的位移量与对应的显示器可动元件的位移量之比。位移量可用直线距离（例如杠杆、直线式刻度盘等）或角度、旋转次数（如旋钮、手轮、图形或半圆形刻度盘等）来测量。控制—显示比表示了系统的灵敏度，即C/D值越高表明系统的灵敏度越低，反之则相反。在使用与显示器运动相联系的控制器时，人的操作效果也会明显地受到C/D比值的影响。（1）控制—显示比图示调节时间与C/D比的关系6.4显示器与控制器的配合（2）控制器与显示器的配合设计原则控制器与显示器的配合一致，主要包括两个方面：

一方面是控制器与显示器在空间位置关系上的配合一致，即控制器与其相对应的显示器在空间位置上有明显的联系；

另一方面是控制器与显示器在运动方向上的一致，即控制器的运动能使与其对应的显示器（或系统）产生符合人的习惯模式的运动，例如操作者顺时针方向旋转旋钮，显示仪表上应该指示出增量；再如汽车转向盘向右转动，则汽车向右拐等。6.4显示器与控制器的配合7人机界面的安全防护设计Safety

protection

design

of

man-machine

interface安全防护装置的作用和分类The

role

and

classification

of

safety

protection

devices安全防护装置的设计原则Design

principles

of

safety

protection

devices安全防护装置的设计Design

of

safety

protection

devices本节课程结构概念安全防护装置常指配备在机械设备上，能够减缓甚至避免由于人的不安全行为或物的不安全状态导致事故进而引发的人身伤害，实现保障人身安全和设备安全、提高机械设备安全性能、强化本质安全的目的的所有装置。防止机械设备因超限运行而发生事故通过自动监测与诊断系统排除故障或中断危险防止因人为的误操作而引发的事故防止操作者误入危险区而发生的事故作用7.1安全防护装置的作用和分类《GB/T

8196-2018机械安全防护装置固定式和活动式防护装置的设计与制造一般要求》原理及应用 举例分类类型防止操作人员接触机器危险部件的固定安全装置。固定

该装置能自动地满足机器运行的环境及过程条件。式防护装

装置的有效性取决于其固定的方法和开口的尺寸，置

以及在其开启后距危险点应有的距离。只能使用工具或破坏其固定方式才能打开或拆卸。活动

式防护装置（依靠人力或重力之外的动力源进行式防护装

操作）、自关闭式防护装置、自动可调式防护装置

置（借助重力、弹力、其它外部动力等回复到关闭状态）。不使用工具就能打开的防护装置。包括动力操作（1）封闭式防护装置（2）距离防护装置自关闭式防护装置7.1安全防护装置的作用和分类《GB/T

8196-2018机械安全防护装置固定式和活动式防护装置的设计与制造一般要求》原理及应用 举例可调式防护装置整体或者部分可调的固定式或活动式防护装置。联锁安全装置只有当安全装置关合时，机器才能运转；而只有当机器的危险部件停止运动时，安全装置才能开启。连锁安全装置可采取机械的、电气的、液压的、气动的或组合的形式。在设计连锁装置时，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。联锁铰链防护装置联锁滑动防护装置摇臂钻床或者台式钻床上的可调式防护装置7.1安全防护装置的作用和分类分类类型①隔离防护装置隔离防护安全装置是专门为保护人身安全而设计的，是通过物体障碍方式防止人或人体部分进入危险区域与外露的高速运动或传动的零件或带电导体等接触受伤害，或避免意外飞溅出来的切屑、工件、刀具等外来物伤人，将人或人体部分隔离在危险区域外的装置。简单来说：一是使人体不能进入危险区；二是阻挡高速飞向人体的外来物。图示封闭式防护装置示例和距离防护装置示例7.1安全防护装置的作用和分类②联锁控制防护装置用来防止相互干扰的两种运动或不安全操作时电源同时接通或断开的互锁装置。它是各类设备用得最多、最理想的一种安全装置。如洗衣机只要开门，就就断电等。联锁装置可以通过机械的、电气的或液压气动的方法使设备的操纵机构相互联锁或操纵机构与电源开关直接联锁。多开关机械联锁顺序联锁正反转联锁线路液压(或气动)联锁回路7.1安全防护装置的作用和分类③超限保险装置机械设备在正常运转时，一般都保持一定的输出参数和工作状态参数；当由于某种原因机械发生故障将引起这些参数(温度、压力、载荷、速度、位置、振动、噪声等)的变化，而且可能超出规定的极限值，如果不及时采取措施，将可能发生设备或人身事故，超限安全保险装置就是为防止这类事故发生而设置的。熔断器多功能行程限制器安全阀7.1安全防护装置的作用和分类④紧急制动装置制动装置是防止紧急状态下发生人身伤害和设备事故的装置。如，在危险位置突然出现人、操作者的衣服被卷入机器或人正在受伤害、运行部件越程与固定件或运动件相撞等紧急情况下，制动装置可以在即将发生事故的一瞬间迅速制动。图示紧急停止按钮7.1安全防护装置的作用和分类⑤报警装置通过检测装置性能及时发现机械的危险与有害因素及事故预兆，通过声光发出警报的装置。如锅炉中高低水位报警器。根据所监视设备状态信号不同(有载荷、速度、温度和压力等)，机械设备上有相应的各种报警器，如过载报警器、超速报警器、超压报警器等。报警的方式有机械式、电气式等。图示水位自控报警器7.1安全防护装置的作用和分类图示超速报警器“以人为本原则”设计安全防护装置时，首先要考虑

人的因素，确保操作者的人身安全。“安全可靠原则”保证在规定的寿命期内有足够的强度、刚度、稳定性、耐摩性、耐腐蚀和抗疲劳性，还要

充分考虑可能发生的不安全状态，如误操作、意外事件、突发事件等特殊情况。“同时设计原则”安全防护装置应在结构设计时就作为设备性能要