機(jī)械安全設(shè)計(jì)是指在機(jī)械設(shè)計(jì)階段，從零件材料到零部件的合理形狀和相對(duì)位置，從限制操縱力、運(yùn)動(dòng)件的質(zhì)量和速度到減少噪聲和振動(dòng)，應(yīng)用零部件間的強(qiáng)制機(jī)械作用原理，結(jié)合人機(jī)工程學(xué)原則等多項(xiàng)措施，通過選用適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，采用本質(zhì)安全技術(shù)與動(dòng)力源，盡可能地避免或減少危險(xiǎn)；也可以通過提高設(shè)備的可靠性、操作機(jī)械化或自動(dòng)化以及實(shí)行在危險(xiǎn)區(qū)以外的調(diào)整、維修等措施。

1.選用適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，避免或減少危害

(1)采用本質(zhì)安全技術(shù)

本質(zhì)安全技術(shù)是指利用該技術(shù)進(jìn)行機(jī)械預(yù)定功能的設(shè)計(jì)和制造，不需要采用

其他安全防護(hù)措施，就可以在預(yù)定條件下執(zhí)行機(jī)械的預(yù)定功能時(shí)滿足機(jī)械自身的安全要求。

①避免銳邊、尖角和凸出部分。在不影響預(yù)定使用功能前提下，機(jī)械設(shè)備及其零部件應(yīng)盡量避免設(shè)計(jì)成會(huì)引起損傷的銳邊、尖角、粗糙或凹凸不平的表面和較突出的部分。銳邊或尖角應(yīng)倒鈍、折邊或修圓；可能引起刮傷的開口端應(yīng)包覆。

②滿足安全距離原則。防止危險(xiǎn)部位傷害和避免受擠壓或剪切的危險(xiǎn)。利用

安全距離防止人體觸及危險(xiǎn)部位或進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)，這是減少或消除機(jī)械風(fēng)險(xiǎn)的一種方法。在規(guī)定安全距離時(shí)，必須考慮使用機(jī)械設(shè)備時(shí)可能出現(xiàn)的各種狀態(tài)、有關(guān)人體的測(cè)量數(shù)據(jù)、技術(shù)和應(yīng)用等因素。機(jī)械的安全距離包括兩類：一是避免受擠壓或剪切危險(xiǎn)的安全距離。二是機(jī)械組成部分的有形障礙物與危險(xiǎn)區(qū)的最小距離，用來限制人體或人體的某部位的運(yùn)動(dòng)范圍；當(dāng)兩移動(dòng)件相對(duì)運(yùn)動(dòng)或移動(dòng)件向著固定件運(yùn)動(dòng)時(shí)，人體或人體的某部分在其中可能受到擠壓或剪切。這時(shí)，可以通過減少運(yùn)動(dòng)件間的最小距離，使人的身體部位不能進(jìn)入，從而避免了危險(xiǎn)；也可以增大運(yùn)動(dòng)件間最小距離，使人體可以安全地進(jìn)人或通過。

③限制有關(guān)因素的物理量。在不影響使用功能的情況下，根據(jù)各類機(jī)械的不

同特點(diǎn)，限制某些可能引起危險(xiǎn)的物理量值來減少危險(xiǎn)。如控制噪聲、振動(dòng)等，使其低于安全標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的允許指標(biāo)。

④使用本質(zhì)安全工藝過程和動(dòng)力源。本質(zhì)安全工藝過程和本質(zhì)安全動(dòng)力源，

是指這種工藝過程和動(dòng)力源自身是安全的。對(duì)在有爆炸隱患場(chǎng)所使用的機(jī)械設(shè)備，應(yīng)采用全氣動(dòng)或全液壓控制系統(tǒng)和操縱機(jī)構(gòu)或采用相應(yīng)等級(jí)的“本質(zhì)安全”的防爆電氣裝置，避免一般電氣裝置容易出現(xiàn)火花而導(dǎo)致爆炸危險(xiǎn)。防爆電氣設(shè)備類型有本質(zhì)安全型、隔爆型、增安型、充油型、充砂型、正壓型、無火花型、特殊型等。

限制最大壓力不超過允許值，并在機(jī)械設(shè)備的液壓裝置中使用阻燃和無毒液體，或采用與環(huán)境匹配的“本質(zhì)安全”動(dòng)力源。

(2)限制機(jī)械零件應(yīng)力

組成機(jī)械的所有零件，通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來達(dá)到防止由于應(yīng)力過大破壞或失效、過度變形或失穩(wěn)坍塌引起故障或引發(fā)事故。機(jī)械零件的選用應(yīng)在專業(yè)符合性要求、抗破壞能力、連接緊固方式的可靠性、防止超載應(yīng)力和良好的平衡和穩(wěn)定性等方面予以充分考慮。機(jī)械零件選用的材料性能、設(shè)計(jì)規(guī)范等，都應(yīng)符合機(jī)械設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范要求，使零件的計(jì)算應(yīng)力不超過許用值，保證適宜的安全系數(shù)，以防止由于零件應(yīng)力過大而破壞或失效，避免故障或事故的發(fā)生。

(3)提交材料和物質(zhì)的安全性

用以制造機(jī)械的材料、燃料和加工材料在使用期間其毒害物成分、濃度應(yīng)低于安全衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，不得危及人員的安全或健康，不得對(duì)環(huán)境造成污染。材料的力學(xué)特性，如抗拉強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度、沖擊韌性、屈服極限等，應(yīng)能滿足執(zhí)行預(yù)定功能的載荷（如沖擊、振動(dòng)、交變載荷等）作用要求；材料應(yīng)具有良好的對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性，在預(yù)定的環(huán)境條件下，應(yīng)具有抗腐蝕、耐老化、耐磨損的能力；材料應(yīng)具有均勻性，防止由于工藝設(shè)計(jì)不合理，使材料的金相組織不均勻而產(chǎn)生殘余應(yīng)力；同時(shí)，應(yīng)避免采用有毒的材料或物質(zhì)，應(yīng)能避免機(jī)械本身或由于使用某種材料而產(chǎn)生的氣體、液體、粉塵、蒸汽或其他物質(zhì)造成的火災(zāi)和爆炸危險(xiǎn)。

(4)履行安全人機(jī)工程學(xué)原則

安全人機(jī)工程學(xué)是從工作系統(tǒng)設(shè)計(jì)的安全角度出發(fā)，運(yùn)用系統(tǒng)工程的理論方

法，研究人一機(jī)系統(tǒng)各要素之間的相互作用、影響以及它們之間的協(xié)調(diào)方式，通過設(shè)計(jì)使系統(tǒng)的總體性能達(dá)到安全、準(zhǔn)確、高效、舒適的目的。在機(jī)械設(shè)計(jì)中，通過合理分配人機(jī)功能、適應(yīng)人體特性、人機(jī)界面設(shè)計(jì)、作業(yè)空間的布置等方面履行安全人機(jī)工程學(xué)原則，提高機(jī)械設(shè)備的操作性能和可靠性，使操作者的體力消耗和心理壓力降到最低，從而減少操作差錯(cuò)。

(5)設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的安全原則

機(jī)械在使用過程中，典型的危險(xiǎn)工況有：意外啟動(dòng)、速度變化失控、運(yùn)動(dòng)不能停止、運(yùn)動(dòng)機(jī)械零件或工件脫落飛出、安全裝置的功能受阻等。機(jī)械控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)與所有電子設(shè)備的電磁兼容性相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)一致，防止?jié)撛诘奈ｋU(xiǎn)工況發(fā)生，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮各種作業(yè)的操作模式或采用故障顯示裝置，使操作者可以安全地采取措施，并遵循下列原則和方法：

①重新啟動(dòng)原則：動(dòng)力中斷后重新接通時(shí)，如果機(jī)械設(shè)備自發(fā)啟動(dòng)會(huì)產(chǎn)生危險(xiǎn)，應(yīng)采取措施，使動(dòng)力重新接通時(shí)機(jī)械不會(huì)自行啟動(dòng)，只有再次操作啟動(dòng)裝置機(jī)械才能運(yùn)轉(zhuǎn)。

②關(guān)鍵件的元余原則：控制系統(tǒng)的關(guān)鍵零部件，可以通過備份的方法減少機(jī)械故障率，即當(dāng)一個(gè)零部件失效時(shí)，用備用件接替以實(shí)現(xiàn)預(yù)定功能。當(dāng)與自動(dòng)監(jiān)控相結(jié)合時(shí)，自動(dòng)監(jiān)控應(yīng)采用不同的設(shè)計(jì)工藝，以避免共同失效。

③定向失效模式：指部件或系統(tǒng)主要失效模式是預(yù)先已知的，而且，只要失效總是這些部件或系統(tǒng)，這樣可以事先針對(duì)其失效模式采用相應(yīng)的預(yù)防措施，可重新編程控制系統(tǒng)中安全功能的實(shí)現(xiàn)，防止危險(xiǎn)的誤動(dòng)作措施。

(6)防止氣動(dòng)和液壓系統(tǒng)的危險(xiǎn)

采用氣動(dòng)、液壓、熱能等裝置的機(jī)械，必須通過設(shè)計(jì)來避免由于這些能量意外釋放而帶來的各種潛在危害。

(7)預(yù)防電氣危害

用電安全是機(jī)械安全的重要組成部分，機(jī)械中電氣部分應(yīng)符合有關(guān)電氣安全

標(biāo)準(zhǔn)的要求。預(yù)防電危害應(yīng)注意絕緣、屏蔽、安全距離、接地（零）、剩余電流保護(hù)等。

2.減少或限制操作者進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)

(1)機(jī)械具有良好的可靠性和穩(wěn)定性

可靠性是指機(jī)械或零部件在規(guī)定的使用條件下和規(guī)定期限內(nèi)執(zhí)行規(guī)定的功能

而不出現(xiàn)故障的能力。提高設(shè)備的可靠性可以降低危險(xiǎn)故障率，從而降低操作人員查找故障和檢修設(shè)備的頻率，即減少了操作者面臨危險(xiǎn)的概率。

機(jī)械的可靠性一般可分為結(jié)構(gòu)可靠性和機(jī)構(gòu)可靠性。結(jié)構(gòu)可靠性主要考慮機(jī)

械結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度以及由于載荷的影響使之疲勞、磨損、斷裂等引起的失效；機(jī)構(gòu)可靠性考慮的不是強(qiáng)度問題引起的失效，而是機(jī)構(gòu)在動(dòng)作過程中由于運(yùn)動(dòng)學(xué)問題而引起的故障。

設(shè)備不應(yīng)在振動(dòng)、風(fēng)載或其他可預(yù)見的外在作用下傾覆或產(chǎn)生允許范圍外的運(yùn)動(dòng)，即具有良好的穩(wěn)定性。

(2)采用機(jī)械化和自動(dòng)化技術(shù)

機(jī)械化和自動(dòng)化技術(shù)可以使人的操作崗位遠(yuǎn)離危險(xiǎn)或有害現(xiàn)場(chǎng)，從而減少傷亡事故和職業(yè)病的危害。

(3)保證調(diào)試、檢查及維修保養(yǎng)的安全

設(shè)備運(yùn)行安全檢查是設(shè)備安全管理的重要措施，是防止設(shè)備故障和事故發(fā)生的有效方法。在設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)備時(shí)，應(yīng)盡量考慮到一些易損件拆裝和更換的方便性；

提供安全接近或站立措施（如扶梯、平臺(tái)、通道等）；聯(lián)鎖裝置的使用；將機(jī)械的調(diào)試、潤(rùn)滑、一般維修等操作點(diǎn)設(shè)置在危險(xiǎn)區(qū)外，從而減少操作者面臨危險(xiǎn)的概率。

(4)環(huán)境適應(yīng)性

設(shè)備的運(yùn)行要考慮使用環(huán)境條件的影響，如溫度、濕度、沖擊、振動(dòng)等。