機械安全設(shè)計是指在機械設(shè)計階段，從零件材料到零部件的合理形狀和相對位置，從限制操縱力、運動件的質(zhì)量和速度到減少噪聲和振動，應用零部件間的強制機械作用原理，結(jié)合人機工程學原則等多項措施，通過選用適當?shù)脑O(shè)計結(jié)構(gòu)，采用本質(zhì)安全技術(shù)與動力源，盡可能地避免或減少危險；也可以通過提高設(shè)備的可靠性、操作機械化或自動化以及實行在危險區(qū)以外的調(diào)整、維修等措施。

1.選用適當?shù)脑O(shè)計結(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)進行機械預定功能的設(shè)計和制造，不需要采用

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

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

②滿足安全距離原則。防止危險部位傷害和避免受擠壓或剪切的危險。利用

安全距離防止人體觸及危險部位或進入危險區(qū)，這是減少或消除機械風險的一種方法。在規(guī)定安全距離時，必須考慮使用機械設(shè)備時可能出現(xiàn)的各種狀態(tài)、有關(guān)人體的測量數(shù)據(jù)、技術(shù)和應用等因素。機械的安全距離包括兩類：一是避免受擠壓或剪切危險的安全距離。二是機械組成部分的有形障礙物與危險區(qū)的最小距離，用來限制人體或人體的某部位的運動范圍；當兩移動件相對運動或移動件向著固定件運動時，人體或人體的某部分在其中可能受到擠壓或剪切。這時，可以通過減少運動件間的最小距離，使人的身體部位不能進入，從而避免了危險；也可以增大運動件間最小距離，使人體可以安全地進人或通過。

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)各類機械的不

同特點，限制某些可能引起危險的物理量值來減少危險。如控制噪聲、振動等，使其低于安全標準中規(guī)定的允許指標。

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

是指這種工藝過程和動力源自身是安全的。對在有爆炸隱患場所使用的機械設(shè)備，應采用全氣動或全液壓控制系統(tǒng)和操縱機構(gòu)或采用相應等級的“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)火花而導致爆炸危險。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”動力源。

(2)限制機械零件應力

組成機械的所有零件，通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計來達到防止由于應力過大破壞或失效、過度變形或失穩(wěn)坍塌引起故障或引發(fā)事故。機械零件的選用應在專業(yè)符合性要求、抗破壞能力、連接緊固方式的可靠性、防止超載應力和良好的平衡和穩(wěn)定性等方面予以充分考慮。機械零件選用的材料性能、設(shè)計規(guī)范等，都應符合機械設(shè)計的標準或規(guī)范要求，使零件的計算應力不超過許用值，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、濃度應低于安全衛(wèi)生標準的規(guī)定，不得危及人員的安全或健康，不得對環(huán)境造成污染。材料的力學特性，如抗拉強度、抗剪強度、沖擊韌性、屈服極限等，應能滿足執(zhí)行預定功能的載荷（如沖擊、振動、交變載荷等）作用要求；材料應具有良好的對環(huán)境的適應性，在預定的環(huán)境條件下，應具有抗腐蝕、耐老化、耐磨損的能力；材料應具有均勻性，防止由于工藝設(shè)計不合理，使材料的金相組織不均勻而產(chǎn)生殘余應力；同時，應避免采用有毒的材料或物質(zhì)，應能避免機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)造成的火災和爆炸危險。

(4)履行安全人機工程學原則

安全人機工程學是從工作系統(tǒng)設(shè)計的安全角度出發(fā)，運用系統(tǒng)工程的理論方

法，研究人一機系統(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)計使系統(tǒng)的總體性能達到安全、準確、高效、舒適的目的。在機械設(shè)計中，通過合理分配人機功能、適應人體特性、人機界面設(shè)計、作業(yè)空間的布置等方面履行安全人機工程學原則，提高機械設(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。

(5)設(shè)計控制系統(tǒng)的安全原則

機械在使用過程中，典型的危險工況有：意外啟動、速度變化失控、運動不能停止、運動機械零件或工件脫落飛出、安全裝置的功能受阻等。機械控制系統(tǒng)的設(shè)計應與所有電子設(shè)備的電磁兼容性相關(guān)標準一致，防止?jié)撛诘奈ｋU工況發(fā)生，設(shè)計時應考慮各種作業(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重新啟動原則：動力中斷后重新接通時，如果機械設(shè)備自發(fā)啟動會產(chǎn)生危險，應采取措施，使動力重新接通時機械不會自行啟動，只有再次操作啟動裝置機械才能運轉(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械故障率，即當一個零部件失效時，用備用件接替以實現(xiàn)預定功能。當與自動監(jiān)控相結(jié)合時，自動監(jiān)控應采用不同的設(shè)計工藝，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)，這樣可以事先針對其失效模式采用相應的預防措施，可重新編程控制系統(tǒng)中安全功能的實現(xiàn)，防止危險的誤動作措施。

(6)防止氣動和液壓系統(tǒng)的危險

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

(7)預防電氣危害

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

標準的要求。預防電危害應注意絕緣、屏蔽、安全距離、接地（零）、剩余電流保護等。

2.減少或限制操作者進入危險區(qū)

(1)機械具有良好的可靠性和穩(wěn)定性

可靠性是指機械或零部件在規(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的概率。

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

械結(jié)構(gòu)的強度以及由于載荷的影響使之疲勞、磨損、斷裂等引起的失效；機構(gòu)可靠性考慮的不是強度問題引起的失效，而是機構(gòu)在動作過程中由于運動學問題而引起的故障。

設(shè)備不應在振動、風載或其他可預見的外在作用下傾覆或產(chǎn)生允許范圍外的運動，即具有良好的穩(wěn)定性。

(2)采用機械化和自動化技術(shù)

機械化和自動化技術(shù)可以使人的操作崗位遠離危險或有害現(xiàn)場，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)計機械設(shè)備時，應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、通道等）；聯(lián)鎖裝置的使用；將機械的調(diào)試、潤滑、一般維修等操作點設(shè)置在危險區(qū)外，從而減少操作者面臨危險的概率。

(4)環(huán)境適應性

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