《安全人機工程學(xué)》課件第5章 機的特性與可靠性

學(xué)習(xí)目標理解機械的基本結(jié)構(gòu)，掌握機械傷害的危害因素和安全特點；理解機械零部件的失效形式，機械設(shè)備可靠性的計算；了解手持電動工具的設(shè)計。15.1機械的分類及基本結(jié)構(gòu)（自學(xué)）5.2機械的危害因素及安全特性（自學(xué)）25.3.1零部件的失效與分析1.零部件磨損正常運行過程中，零部件的磨損過程可分為三個階段。（1）階段Ⅰ——磨合階段（跑合）。（2）階段Ⅱ——穩(wěn)定磨損階段。（3）階段Ⅲ——事故磨損階段（急劇磨損）。35.3機械設(shè)備的可靠性2.零部件變形1)變形的原因（1）外載荷。（2）溫度。（3）內(nèi)應(yīng)力。（4）材料結(jié)構(gòu)缺陷。例如縮孔、氣孔、裂紋等。2）變形的防止措施（1）設(shè)計方面。（2）加工制作方面。（3）修理方面。（4）設(shè)備使用方面。45.3.2機械設(shè)備的可靠性機器設(shè)備的可靠性是指機器、部件、零件在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。規(guī)定條件包括使用條件、維護條件、環(huán)境條件、貯存條件和工作方式等。（1）可靠度及可靠度函數(shù)

可靠度是在規(guī)定時間和條件內(nèi)，機器設(shè)備或部件能完成功能的概率，是時間的函數(shù)，就概率而言，可靠度是累積分布函數(shù)，它表示在該時間內(nèi)成功完成功能的機器或部件占全部工作的機器或部件的百分數(shù)。

R(t)=P(T>t)

T－產(chǎn)品故障前的工作時間；t－規(guī)定時間。

R（t）=｛N－n(t)｝/N=1－n(t)/N

N－在t=0時，在規(guī)定條件下進行工作的產(chǎn)品數(shù)；

n（t）－從0到t時刻工作時間內(nèi)，失效的產(chǎn)品總數(shù)。5（2）累積故障分布函數(shù)（不可靠度）

產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定時間內(nèi)，喪失規(guī)定功能的概率，稱為累積故障概率（又稱不可靠度）。

F(t)=P(T≤t)或n(t)/N;F(t)＋R（t)=1(3)故障分布密度函數(shù)

若F（t）對時間微分，即可得函數(shù)f（t），稱為故障密度函數(shù)，即

f(t)＝dF(t)/dt＝－dR(t)/dt即單位時間故障頻率。(4)故障率函數(shù)

工作到某時刻尚未發(fā)生故障的產(chǎn)品，在該時刻后單位時間內(nèi)發(fā)生故障的概率，稱之為產(chǎn)品的故障率（λ（t））。6

假設(shè)t＝0有N，t時刻時n（t）故障，N－n（t）個產(chǎn)品連續(xù)工作。假設(shè)在t時刻繼續(xù)工作△t時刻，t到t+△t時刻，故障數(shù)有n（t＋△t）－n（t）個。在（t，t+△t）內(nèi)的故障頻率為△n（t）/（N－n（t））。于是產(chǎn)品工作到t時刻之后，每單位時間內(nèi)所發(fā)生的頻率即為故障率λ（t）。7R（t）與λ（t）的關(guān)系

從上面推導(dǎo)可知，，則有，，進一步推導(dǎo)，8故障率與時間的關(guān)系

浴盆曲線－故障率曲線偶發(fā)（隨機）故障期耗損95.4實例

：手持電動工具手持電動工具是指驅(qū)動的動力是電源（如鉆孔機、螺釘旋具、磨砂機、電鋸、研磨機），壓縮空氣（如扳鉗、氣壓鉚釘機），或燃料（如帶有汽油發(fā)動機的鏈鋸、切割機等）的工具。使用這類手動工具會產(chǎn)生力量沖擊或震動，對操作員有一定的影響，尤其當作業(yè)姿勢不當時，經(jīng)常容易引起傷害事故。105.4.1手的生理結(jié)構(gòu)5.4.2手持電動工具的設(shè)計1.設(shè)計原則必須有效地實現(xiàn)預(yù)定功能；必須與其使用者身體成適當比例，使人力作業(yè)效率最高；必須按照作業(yè)者的力度和工作能力來設(shè)計；不應(yīng)引起過度疲勞；它必須以一些形式向其使用者提供一些感官反饋；所需要的開發(fā)資本和維護成本應(yīng)當是合理的。112.影響設(shè)計的生理因素避免不協(xié)調(diào)的腕部方位。避免掌部組織受壓過大。避免手指重復(fù)地動作。避免操作時工具夾住手掌或手指。其他應(yīng)注意的問題。123.把手的設(shè)計

（1）形狀。手持工具的把手形狀除了應(yīng)該滿足操縱要求外，還應(yīng)該符合手的結(jié)構(gòu)、尺度及其觸覺特征。（2）直徑。手持工具把手直徑的大小取決于用途和適用人群的統(tǒng)計尺寸。

（3）長度。為了擴大使用人群的范圍，把手的長度通常選在女性第5百分位（71cm）和男性第95百分位（97cm）之間。（4）彎曲角度。為了保證操作時手腕處于直順狀態(tài)時，手與工作部分的彎曲角為10°時，有利于操作和降低疲勞。134.手持電動工具的設(shè)計設(shè)計這類工具時，首先除了考慮普通手持工具的設(shè)計要素以外，對于手柄的設(shè)計，還需要考慮以下要求：1）手柄應(yīng)具有良好的絕緣性和隔熱性。手柄在持續(xù)握持或與身體接觸的情況下，溫度不應(yīng)超過35℃。2）手柄不應(yīng)有突出的銳邊和棱角。為了便于抓牢