第四章 安全人机工程

1、第四章 安全人机工程 基本知识基本知识人的特性人的特性 机械的安全特性及故障诊断技术机械的安全特性及故障诊断技术 机械的可靠性设计与维修性设计机械的可靠性设计与维修性设计人机系统人机系统 考试内容考试内容了解了解安全人机学主要内容、人机系统的类型熟悉熟悉机械设计本质安全要求了解了解人的感官与器官、视觉损伤、疲劳、听觉特性熟悉熟悉人的感觉反应、人体特性参数、人的心理因素了解了解机械安全的特性掌握掌握人机系统常见的事故及其原因熟悉熟悉机械设备故障诊断技术了解了解机械失效三个阶段 维修度、有效度、平均无故障工作时间熟悉熟悉可靠性、故障率、可靠性预计、人机界面设计 维修性设计、机械设备结构可靠性设计要

2、点了解了解人机信息与能量交换系统模型、人的可靠性分析熟悉熟悉人机系统、人际功能分配、人际系统可靠性计算掌握掌握人机系统可靠性设计基本原则第一节第一节 安全人机工程基本知识安全人机工程基本知识一、安全人机工程的概念、主要内容及分类一、安全人机工程的概念、主要内容及分类1.安全人机工程的定义安全人机工程的定义2.主要研究内容主要研究内容了解3. 人机系统的类型人机系统的类型了解（1）机械化机械化/半机械化人机系统半机械化人机系统 人机共体或机为主体 机器是动力源（2）全自动化控制的人机系统全自动化控制的人机系统 以机为主体 二、机械设计本质安全二、机械设计本质安全熟悉1机械设计本质安全的定义机械设

3、计本质安全的定义2机械设计本质安全要求机械设计本质安全要求 （1）失效安全 （2）定位安全 （3）安全布置 空间 照明 管线布置 第二节第二节 人的特性人的特性 一、人的生理因素与安全的关系一、人的生理因素与安全的关系了解了解 人的感觉与感觉器官人的感觉与感觉器官1视觉视觉（1）常见视觉现象常见视觉现象（2）视觉损伤与视觉疲劳视觉损伤与视觉疲劳 视觉损伤 视觉疲劳（3）视觉的运动规律视觉的运动规律 （1）听觉特性听觉特性 绝对阈限 辨别阈限辨别声音的方向和距离2听觉听觉（2）听觉的掩蔽听觉的掩蔽 弱声被强声掩盖被掩蔽声音的听阈提高的现象3人的感觉反应人的感觉反应熟悉（1）反应时间反应时间反应时

4、间 = 感觉反应时间 + 开始动作所用时间人从外界获得信息 大脑加工分析发出指令运动器官执行动作（2）减少反应时间的途径减少反应时间的途径 合理地选择感知通道类型 适应生理心理要求 提高反应速度（二）人体的特性参数熟悉1人体特性参数人体特性参数 静态参数静态参数（基本尺度） 动态参数动态参数 生理学参数生理学参数 生物力学参数生物力学参数2人体劳动强度参数人体劳动强度参数劳动强度指数i分为4级： 级（i15）轻劳动 级（i=1520）中等强度劳动 级 （i=2025）重强度劳动 级（i25）“很重”体力劳动能量代谢率能量代谢率耗氧量耗氧量心率心率劳动强度指数劳动强度指数二、人的心理因素二、人的

5、心理因素熟悉 发生事故约占7075或更多1能力能力（1）感觉、知觉和观察力（2）注意（3）记忆（4）思维（5）操作能力2 2性格性格3 3气质气质4 4需要与动机需要与动机5 5情绪与情感情绪与情感6意志意志第三节第三节 机械的安全特性及故障诊断技术机械的安全特性及故障诊断技术了解 机械安全的特性熟悉 机械设备故障诊断技术掌握 人机系统常见的事故及其原因一、机械安全定义及一、机械安全定义及特性特性1机械安全定义2机械安全的特性了解 系统性、防护性、友善性、整体性二、人机系统常见的事故及其原因二、人机系统常见的事故及其原因 掌握（1）常见的事故常见的事故 1）卷入和挤压 2）碰撞和撞击 3）接触

6、伤害 （2）事故原因事故原因 设备先天性潜在缺陷 设备磨损或恶化 人的不安全行为三、三、机械设备故障诊断技术机械设备故障诊断技术 熟悉1.1.机械状态监测及故障诊断模型机械状态监测及故障诊断模型设备的状态向量 异常或故障信息的重要载体 故障诊断的客观依据 进行诊断的先决条件常用手段 传感器、其他检测手段2.2.故障诊断的基本流程及实施步骤故障诊断的基本流程及实施步骤 基本流程基本流程 诊断文档建立诊断文档建立和诊断实施诊断实施实施步骤实施步骤（1）信号检测 （2）特征提取（3）状态识别 （4）诊断决策3.故障诊断与状态监测故障诊断与状态监测广义故障诊断故障诊断与监测 状态监测第一阶段设备护士

7、狭义故障诊断第二阶段设备医生4.4.振动监测与诊断技术振动监测与诊断技术（1）振动定义及分类（2）振动信号的检测与分析（3）振动诊断中的故障判别标准 按照设备各自的情况来确定标准 5.5.其他故障诊断技术其他故障诊断技术（1）油液分析技术 光谱油液分析 铁谱油液分析（ 2 ）温度检测及红外线监测（ 3 ）超声探伤技术（ 4 ）表面缺陷探伤技术 磁粉探伤 渗透探伤 涡流探伤第四节第四节 机械的可靠性设计与维修性设计机械的可靠性设计与维修性设计1可靠性可靠性熟悉（1 1）定义）定义（2） 可靠性度量指标可靠性度量指标1）可靠度 2）故障率（失效率）熟悉 3）产品寿命曲线3个阶段了解 早期故障期 偶

8、发故障期 磨损故障期4）平均寿命了解 （平均无故障工作时间） 5）维修度 6）有效度（广义可靠度） 了解2系统或产品的可靠性预计系统或产品的可靠性预计熟悉（1）串联系统串联系统的可靠性预计 所有单元均正常系统才正常链条拉车链条拉车 1）单元数，可靠性 各单元本身可靠性，系统可靠性 2）系统可靠性总是小于可靠度最低单元的可靠性 寿命取决于该单元的寿命 （2）并联系统并联系统（绳索模型绳索模型）的可靠性预计 只要有一个单元正常，系统就正常工作（3）串并联系统串并联系统的可靠性预计 3机械设备结构可靠性设计要点机械设备结构可靠性设计要点 熟悉（1）确定合理的安全系数安全系数（2）贮备设计贮备设计（冗

9、余设计）（3）耐环境耐环境设计（4）简单化和标准化简单化和标准化（5）结合部结合部的可靠性（6）结构结构安全设计（7）安全装置安全装置齐全（8）友好人机界面人机界面设计 4维修性设计维修性设计熟悉（1）维修及维修性维修及维修性（2）产品结构的维修性设计维修性设计 可达性 标准化与互换性 维修人员的安全（3）可靠性设计与维修性设计的关系可靠性设计与维修性设计的关系 可靠性：从产品的工作性能出发 维修性：从维修的角度考虑第五节第五节 人机系统人机系统一、一、人机信息及能量交换系统模型人机信息及能量交换系统模型了解实质：信息及能量的传递和交换的闭环系统 感受信息：感觉器官显示装置 判断决策：大脑中枢

10、综合分析 执行机能：运动器官操纵控制器二、二、人机系统分析人机系统分析熟悉人适机人去适应机器的要求 限制人的因素 教育、训练，发挥人的因素机宜人机是人从事生产和活动的工具 满足安全人机要求 三、三、人机功能分配人机功能分配熟悉（1）人在人机系统中的主要功能人在人机系统中的主要功能 传感功能 信息处理功能 操纵功能（2）人机特性的比较人机特性的比较（表4-2） 信息感受 信息处理和决策 操作反应 工作能力等（3）人机功能分配原则人机功能分配原则机器：笨重、快速、持久 可靠性高、精度高、规律性、单调 高价运算、操作复杂 环境条件差、危险性大 人：研究、创造、决策、指令、程序的编排 检查、维修、故障

11、处理、应付不测等 四、四、人机系统可靠性计算人机系统可靠性计算熟悉（一）系统中人的可靠度人的可靠度计算1.人的基本可靠度 输入可靠度r = a1 a2 a3判断可靠度输出可靠度人的作业方式1）连续作业2）间歇性作业2.人的作业可靠度rhrh = 1 b1b2b3b4b5 （1-r1-r）作业基本不可靠度 或基本失效概率可靠度的系数 作业时间系数b1 操作频率系数b2 危险度系数b3 生理心理条件系数b4 环境条件系数b5（二）人机系统的可靠度计算人机系统的可靠度计算串联系统 采用并联方法来提高常用并联方法 并行工作冗余法 后备冗余法（故障）rs rh rm人-机人的操作设备5人机系统可靠性设计基本原则人机系统可靠性设计基本原则掌握（1）系统的整体可靠性原则（