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机械安全技术第一章机械安全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、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，具有人所不可替代的优点。Page2第一章机械安全概述机器的优点（1）输出功率大，可长期稳定操作，不易疲劳，生产率高。（2）自动化程度高。（3）准确性和速度比人好。（4）灵敏度和反应能力高。（5）耐用性强，可在人不适宜的环境下操作。（6）可靠性高，不会受外界因素的影响。（7）运转速度快，可连续运行。（8）能同时完成多种作业，适应性强。Page3第一章机械安全概述Page4第一节机器的组成机器：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。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“机器”，却是在西方工业革命后才逐步被发明出来。第一章机械安全概述根据用途的不同，机器可分为动力机器加工机器运输机器信息机器机械的分类第一章机械安全概述动力机器其用途是转换机械能。其他形式的能量机械能原动机如蒸汽机、内燃机、电动机换能机机械能其他形式的能量如空气压缩机机械的分类第一章机械安全概述加工机器尺寸形状性质状态用来改变被加工对象的如:加工机床轧钢机纺织机包装机等。第一章机械安全概述运输机器用来搬运物品和人。如汽车、飞机、起重机、运输机。第一章机械安全概述信息机器其功能是处理信息。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，而不是完成有用的机械功，因而其所需的功率甚小。第一章机械安全概述动力机器加工机器运输机器信息机器转换机械能完成机械功作功很小第一章机械安全概述Page11第一节机器的组成传统机器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，是机器的动力来源。常用：电动机、内燃机、液压缸和气动缸，以各种电动机的应用最为普遍。第一章机械安全概述Page12第一节机器的组成传统机器都包含如下三个部分：处于整个传动路线的终端，按照工艺要求完成确定的运动，是直接完成机器功能的部分。执行装置随机器的用途不同而不同，它属于各种专业机械课程研究的内容。原动部分传动部分执行部分第一章机械安全概述Page13第一节机器的组成传统机器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，并实现运动速度和运动形式的转换。运动速度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机械安全概述Page14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。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,需要减速。（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。带、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机械安全概述Page15运动形式的转换机器执行部分可能有各种运动形式：一般的原动机作回转运动变速回转往复摆动往复移动间歇运动特定轨迹转换运动形式的各种机构第一章机械安全概述Page16第一节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机械安全概述Page17控制系统原动装置传动装置执行装置控制装置检测执行装置的运动输出由程序给定运动规律前馈控制反馈控制控制装置是控制机器的运动及状态的系统。包括操纵器和显示器。测量运动构件真实运动情况，并将测量结果随时反馈给控制系统发出指令调节伺服电机的运动第一章机械安全概述Page18第一节机器的组成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险；——通过减少对操作者涉入危险区的需要，限制人们面临危险。第一章机械安全概述Page195、机械设计的基本安全要求1以操作人员的操作位置所在平面为基准，凡高度在2米之内的所有传动带、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，都必须设置防护装置。2机器设备的设计，必须考虑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。3为防止运行中的机器设备或零部件超过极限位置，应配置可靠的限位装置。4机器设备应设置可靠的制动装置，以保证接近危险时能有效地制动。第一章机械安全概述Page205、机械设计的基本安全要求5机器设备的气、液传动机械，应设有控制超压、防止泄漏等装置。6机器设备在高速运转中易于甩出的部件，应设计防止松脱装置，配置防护罩或防护网等安全装置。7机器设备的操作位置高出地面2m以上时，应配置操作台、栏杆、扶手、围板等。第一章机械安全概述Page215、机械设计的基本安全要求8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部时，必须在设备的适当位置装设紧急事故开关。9各类机器设备都必须在设计中采取防噪声措施，使机器噪声低于国家规定的噪声标准。10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有害物浓度符合TJ36-70《工业企业设计卫生标准》和GBJ4-73《工业“三废”排放试行标准》的有关要求。第一章机械安全概述Page225、机械设计的基本安全要求11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。安全色和标志应保持颜色鲜明、清晰、持久。12机器设备中产生高温、极低温、强辐射线等部位，应有屏护措施。13有电器的机器设备都应有良好的接地（或接零），以防止触电，同时注意防静电。第一章机械安全概述6、机械使用的状态1.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。2.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。3.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。4.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。5.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。第一章机械安全概述7、机械的发展历程概述机械的发展历程机械设计及理论的发展历程古代近代现代第一章机械安全概述简单机械：杠杆、车轮、滑轮、斜面、螺旋等。公元前3000年，在修建金字塔的过程中，就使用了滚木来搬运巨石。阿基米德用螺旋将水提升至高处，那就是今天的螺旋式输送机的始祖。远古时代第一章机械安全概述公元一世纪东汉“水排”用水力鼓风炼铁，其中应用了齿轮和连杆机构古代中国第一章机械安全概述晋代“连磨”用一头牛驱动八台磨盘，其中应用了齿轮系。第一章机械安全概述中世纪欧洲用脚踏板驱动的加工木棒的车床第一章机械安全概述中世纪欧洲利用曲轴的研磨机第一章机械安全概述近代：18世纪中叶－20世纪中叶动力的变革材料的变革加工手段的变革生产模式的变革机构与传动的变革机械理论和设计方法的建立第一章机械安全概述近代—动力的变革1765年，瓦特（Watt）发明了蒸汽机。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机械—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。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。第一章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……第一章机械安全概述19世纪，第二次工业革命电动机和内燃机发明为汽车、飞机的出现提供了可能性。电力代替了蒸汽。集中驱动被抛弃了，每台机器都安装了独立的电动机。第一章机械安全概述与此同时，戴姆勒也发明出了他的第一辆四轮汽车。1886年，本茨发明的汽油发动机为动力的三轮车被授予专利。第一章机械安全概述莱特兄弟1903第一章机械安全概述19世纪中叶，发明了炼钢法，从那时一直到现在，钢铁始终是制造机械最主要的材料。18世纪末，现代车床的雏形在英国问世;19世纪中叶,通用机床的各种类型已大体齐备；19世纪末，自动机床、大型机床出现。近代—材料的变革近代—加工手段的变革近代—生产模式的变化社会需求日益增长。20世纪初叶，机械制造进入了大批量生产模式的时代。标志：美国福特汽车的生产第一章机械安全概述进行大批量生产的要求。近代—机构与传动的变革提高生产率的需要。基于动力的变革，大幅度提高机器的速度成为可能。机器速度的提高是几百年来未曾停遏的发展趋势。高速化自动化精密化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。近代机械的发展趋向要求不断完善已有的机构，并发明出新的机构第一章机械安全概述例如：18世纪，欧拉（Euler）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。20世纪各种大传动比、结构紧凑的新型传动，高速的步进机构，精密的滚动螺旋传动，………机构的创新一直到今天也没有停止。第一章机械安全概述机器的发展，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。近代—机械理论和设计方法的建立第一章机械安全概述现代：20世纪中叶－计算机的发明－科学技术发展史上划时代的大事。现代机器的出现计算机使机械设计方法面目一新第一章机械安全概述现代：机器人的出现随着计算机和伺服电机的出现，机器人作为现代机器的代表走上了历史舞台。工业机器人特种机器人工业机器人：在工业生产中越来越广泛地应用。用于搬运、装配、焊接、喷漆、凿岩等工作。第一章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种工业机器人第一章机械安全概述特种机器人：在潜水、管道修理、外科手术、生物工程、军事、星际探索等领域应用，承担着许多由人的直接操作无法完成的工作。第一章机械安全概述水下扫雷机器人爬壁机器人几种特种机器人军用昆虫机器人爬缆索机器人第一章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、面貌和功能发生了革命性的变化。第一章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，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”。第一章机械安全概述现代：机械理论和设计方法面目一新20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。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。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。第一章机械安全概述8、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．系统安全的认识阶段4．安全系统的认识阶段第一章机械安全概述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