9.4 绿色设计与安全设计（课件）《机械基础》（多学时）同步精品课堂（高教版·第3版）

《机械基础》高等教育出版社·第3版 同步精品课程——中职专业课 第九章 润滑与密封 第四节 绿色设计与安全设计 （第4课时） 学习目标 第九章 润滑与密封 掌握绿色设计理念以及绿色设计的材料选择。 知识目标 能够学会安全设计理念以及机械事故的故障树。 能力目标 能够结合本节课所学知识，增强动手能 力和解决问题的能力。 情感目标 机场候机大厅的屋架 知识引入 01 常见的十六种机械原理 船舶 绿色设计是在产品整个生命周期内，着重考虑产品环境属性(如可拆卸性、可回收性、可维护性、可重复利用性等)并将其作为设计目标，在满足环境目标要求的同时，保证产品应有的功能、使用寿命及质量等要求，又称环境意识设计。 新知学习 02 一、绿色设计理念 船舶 绿色设计的原则被公认为“3R”的原则，即： 新知学习 02 一、绿色设计理念 reduce——少量化设计原则通过减小材料的质量、面积和数量来实现生产与流通、消费过程中的节能化，达到节约资源、减少垃圾生成数量的目的。 reuse——再利用设计原则回收、再利用，使本来已脱离产品消费轨道的零部件返回到合适的结构中，让其继续发挥作用。 recycle——资源再生设计原则可再生、再循环，即构成产品或零部件的材料回收之后经过再加工，形成新的材料资源重复使用。 船舶 一般情况下，选择的材料要满足使用要求、工艺性要求及经济性要求。贯彻绿色设计理念，就要优选对资源和能源消耗少的材料，表为常见材料制造过程消耗的能量； 新知学习 02 一、绿色设计理念 1.绿色设计的材料选择 常见材料 钢 铸铁 铜 铝 聚碳酸酯 (PC) ABS 聚氯乙烯 (PVC) 消耗能量 30.0 23.4 90.1 198.2 118.7 90.3 70.5 船舶 材料要容易回收和处理，可以再利用，容易降解，表9-4为常见材料可回收的难易程度；材料种类不宜多，以便回收处理；尽量选用不需要涂层、镀层的材料；尽量不用有毒有害材料，必须选用时制成容易分离处理的零件结构。 新知学习 02 一、绿色设计理念 1.绿色设计的材料选择 回收性能 金属材料 非金属材料 其他材料 较好 金、银、锡、铜、铝合金、钢 热塑性塑料、纸制品、玻璃   中等 黄铜、镍 热固性塑料、陶瓷、橡胶   较差 铅、锌   两种不同材料黏接、铆接或有镀层、涂层的材料 船舶 新知学习 02 一、绿色设计理念 2.考虑拆卸回收的设计 一是采用可拆卸的结构设计，尽量采用螺纹连接、键连接、销连接等可拆卸连接形式，除非性能与成本需要，避免采用铆接、焊接、黏接等不可拆卸连接形式。 船舶 新知学习 02 一、绿色设计理念 2.考虑拆卸回收的设计 二是连接件的类型、尺寸、材料尽可能相同或种类少，以减少同一台机械拆卸的工作量和拆卸工具的种类，避免采用大直径过盈配合连接。 船舶 新知学习 02 一、绿色设计理念 2.考虑拆卸回收的设计 三是拆卸处结构的可达性好，操作者能够看到被拆卸的零件，有足够的操作空间，避免连接件由于积水生锈导致拆卸困难，如图所示。尽可能采用模块化的结构设计，便于安装、拆卸和回收。 船舶 新知学习 02 一、绿色设计理念 3.考虑产品包装的设计 对于小型精密机械产品、百分表、游标卡尺等，需要精心设计包装盒，使产品长期保持其性能且不易遗失附件； 有些仪表和连接件需要安装在其他设备上配套使用时，只需要采取一次性包装；对于一般精度的机械设备，如电动机、水泵等，为避免运输过程中的撞击，常采用木箱包装； 对于大中型精密机械，如高精度数控机床、万能工具显微镜等，其包装要考虑防振、防潮及防磁等特殊要求。 船舶 机械安全是指在使用说明书规定的预定使用条件下执行其功能和在产品运输、安装、调整、维修、拆卸和处理等整个寿命周期内，不产生损伤和危害健康的能力。 新知学习 02 二、安全设计理念 船舶 机械安全设计是采用先进的机械安全技术，从系统内部对机械可能发生的危险行为进行识别、分析和评价，根据其评价结果进行结构、防护装置和使用信息的设计，使系统可能发生的事故得到控制，使机械在整个寿命周期内都是安全的。 新知学习 02 二、安全设计理念 船舶 对机械事故进行分析预测，常用故障树分析法。图所示为机械事故的因果图，其中设计缺陷是导致机械事故的最原始诱因，必须高度重视。 新知学习 02 二、安全设计理念 1.机械事故的故障树 船舶 (1)结构的安全设计 结构的安全设计应考虑的主要因素如下： 新知学习 02 二、安全设计理念 2.安全设计的基本原则 ①使机械外观及整体系统达到本质安全的结构设计。 ②使机械有关运动参数达到安全的设计。 ③合理计算零部件的强度和规定材料的许用应力。 ④合理选用材料。 船舶 (1)结构的安全设计 结构的安全设计应考虑的主要因素如下： 新知学习 02 二、安全设计理念 2.安全设计的基本原则 ⑤选用本质安全技术和动力源。 ⑥应用强制机械作用原则。 ⑦应用人机工程学原则。 ⑧应用人类工效学原则。 船舶 (1)结构的安全设计 结构的安全设计应考虑的主要因素如下： 新知学习 02 二、安全设计理念 2.安全设计的基本原则 ⑨提高机械及零部件的可靠性。 ⑩使机械的调整、维修点位于危险区之外。 船舶 (2)安全防护措施的选用与设计 对通过合理的结构设计仍然不能避免或充分减小的危险或风险，应合理设计或选 用安全装置和防护装置。 新知学习 02 二、安全设计理念 2.安全设计的基本原则 (3)提供充分的安全使用信息 对通过合理的结构设计和采用安全防护措施后都无法消除或充分减小的遗留风险，应通过提供安全使用信息的方式通知和警告使用者，使他们在使用机械时采取相应的安全补救措施。 船舶 1.机械振动与噪声的抑制 新知学习 02 三、环境保护与安全防护措施 采用减振措施可以有效地抑制与消除振动。 在机械装置中，在振动源与机座间设置弹簧、弹簧片可以有效抑制噪声。例如，电冰箱压缩机、洗衣机甩干桶采用弹簧悬挂于机座上来减少振动，汽车采用板弹簧(图)减少振动等。 ①减振 01 02 船舶 1.机械振动与噪声的抑制 新知学习 02 三、环境保护与安全防护措施 磨床、空气锤采用减振沟来相互隔离，减少振动，消除相互影响。 ②减振沟 发动机在工作时会产生很大的噪声，加装消声器可以有效减少噪声干扰。常见发动机消声器的结构如图所示。 ③消声器 船舶 1.机械振动与噪声的抑制 新知学习 02 三、环境保护与安全防护措施 采用电动机代替内燃机，采用液压传动代替机械或气压传动，都可以从源头消除噪声。例如，电动自行车比摩托车噪声低很多。 ④消除噪声源 大型空压机等噪声源单独设立在空气站机房中，与工作区间用管道相连，分体式空调器将噪声源设置于室外，都是减少噪声干扰的有效办法。 ⑤减少噪声干扰 船舶 2.机械“三废”的减少及回收 在机械生产中，难免会产生废气、废液与固体废弃物，合称“三废”。要采取有 效的环保措施减少“三废”。 新知学习 02 三、环境保护与安全防护措施 ①在生产过程中注意防止泄漏，切削液循环利用，铁屑有效回收，在机床上设置油盘(图)。 船舶 2.机械“三废”的减少及回收 在机械生产中，难免会产生废气、废液与固体废弃物，合称“三废”。要采取有 效的环保措施减少“三废”。 新知学习 02 三、环境保护与安全防护措施 ②采用高效发动机，提高燃料利用率；不轻易使用丙酮、氯仿、氟利昂、汽油等挥发性清洗剂；不在生产区焚烧废弃物等。 ③不能再使用的切削液、更换下来的机油、机械设备用过的电池应集中保存，送专业机构集中处理，不可随意倒入下水道和随意丢弃。 船舶 3.机械安全防护措施… 在加工和使用机械产品的过程中，要采取相应的防护措施防止人身伤害事故和机械产品非正常损坏事故。以保证人身安全为前提条件，合理使用机械设备，可以从以下方面人手： 新知学习 02 三、环境保护与安全防护措施 (1)建立安全制度 根据行业特点和企业实际建立相符合的安全制度。如机械加工厂规定：必须穿工作服上班，不穿高跟鞋，不戴手套操作旋转机床，车间配置安全检查员，遵守交接班制度等。 船舶 3.机械安全防护措施… 在加工和使用机械产品的过程中，要采取相应的防护措施防止人身伤害事故和机械产品非正常损坏事故。以保证人身安全为前提条件，合理使用机械设备，可以从以下方面人手： 新知学习 02 三、环境保护与安全防护措施 (2)采取安全措施 为防止人身伤害，机械产品在制造和使用过程中应采取相应安全措施。 船舶 新知学习 02 三、环境保护与安全防护措施 (2)采取安全措施 为防止人身伤害，机械产品在制造和使用过程中应采取相应安全措施。 ①隔离 将运动的机械部件及高温、高压的机械部件用防护罩隔离，如机床设置防护罩；也可将工作场地用围栏围起来，防止无关人员靠近。 ②警告 在危险部位设置警告牌、语音提示等，如车间内的“起重臂下严禁站人”等提示。 ③保护 设置联锁保护机构，在可能发生安全事故时停止机器工作，保护人身安全，如冲床的联锁保护装置，在操作人员失误时冲床可以自动停止工作，起到保护操作人员安全的作用。 船舶 新知学习 02 三、环境保护与安全防护措施 (2)采取安全措施 为防止人身伤害，机械产品在制造和使用过程中应采取相应安全措施。 ④降低伤害程度 采取措施降低伤害程度，如在噪声巨大的加工车间佩戴耳罩，在灰尘严重的铸造车间戴口罩，在焊接时使用护目镜等。 ⑤机械零件的表面处理 抛光、电镀、化学镀、发蓝等方法都能有效地起到防锈作用。常用的防锈方法，如涂抹防锈油、油漆等也能起到防护作用。 ⑥防护 机械在生产、运输、工作中也会受到环境中的腐蚀性气体、液体损伤，受到意外磕碰等伤害，应该采取防护措施。密封表面处理、加装防护罩、合理包装是常用的防护措施。 船舶 新知学习 02 三、环境保护与安全防护措施 为防止铁屑等进入传动系统，机床上广泛采用防护罩。图a所示为常见的机床用防护罩，图b所示为装好防护罩的机床。 船舶 3.机械安全防护措施… 在加工和使用机械产品的过程中，要采取相应的防护措施防止人身伤害事故和机械产品非正常损坏事故。以保证人身安全为前提条件，合理使用机械设备，可以从以下方面人手： 新知学习 02 三、环境保护与安全防护措施 (3)合理包装 ①要求不高、不易损坏的机械产品可以采取简易包装；体积小、质量小的机械产品或机械零件可采用纸盒、瓦楞纸箱包装或用塑料袋、塑料盒包装，如小螺钉、螺母及单个轴承等。 船舶 3.机械安全防护措施… 在加工和使用机械产品的过程中，要采取相应的防护措施防止人身伤害事故和机械产品非正常损坏事故。以保证人身安全为前提条件，合理使用机械设备，可以从以下方面人手： 新知学习 02 三、环境保护与安全防护措施 (3)合理包装 ②要求较高的机械产品采用木箱包装，包装箱要求防水防潮，内部敷设油毡或塑料膜，机械产品先用塑料罩包装，放入干燥剂后再装人包装箱；较重的机械产品还要考虑包装箱的强度，保证在吊装和运输过程中不会损坏。包装箱要有明显标识，标明产品名称、质量、生产单位及放置要求等内容。 课堂小结 03 一、绿色设计理念 绿色设计是在产品整个生命周期内，着重考虑产品环境属性(如可拆卸性、可回收性、可维护性、可重复利用性等)并将其作为设计目标，在满足环境目标要求的同时，保证产品应有的功能、使用寿命及质量等要求，又称环境意识设计。 二、安全设计理念 机械安全是指在使用说明书规定的预定使用条件下执行其功能和在产品运输、安装、调整、维修、拆卸和处理等整个寿命周期内，不产生损伤和危害健康的能力。 课堂小结 03 三、环境保护与安全防护措施 机械的环境保护与安全防护措施是多方面的 小试牛刀 拆卸回收设计中，以下哪种连接方式最不利于回收？ A. 螺纹连接 B. 焊接连接 C. 键连接 D. 销连接 答案：B 解析：焊接属于不可拆卸连接，会破坏材料结构，增加回收难度。螺纹、键、销连接均可拆卸，便于回收。 小试牛刀 为提高拆卸效率，设计时应优先遵循哪项原则？ A. 连接件种类多样化 B. 采用大直径过盈配合 C. 连接件类型、尺寸、材料尽可能统一 D. 使用高强度铆钉固定 答案：C 解析：统一连接件可减少拆卸工具和步骤，降低工作量；其余选项均会增加拆卸难度。 小试牛刀 关于拆卸处结构设计，以下哪项描述是错误的？ A. 操作者需能看到被拆卸零件 B. 需预留足够操作空间 C. 允许积水导致连接件生锈 D. 避免连接件因锈蚀难以拆卸 答案：C 解析：积水生锈会显著增加拆卸难度，设计时需避免（如排水孔、防锈处理）。 小试牛刀 小型精密仪器（如游标卡尺）的包装设计应重点考虑什么？ A. 一次性低成本包装 B. 防振防潮的长期保护 C. 木箱运输包装 D. 防磁屏蔽设计 答案：B 解析：小型精密仪器需长期保持精度，包装盒需防尘、防振、防潮，避免附件遗失。 小试牛刀 大中型精密机械（如数控机床）的包装需特殊考虑哪些因素？ A. 仅防撞击即可 B. 防振、防潮、防磁 C. 一次性简易包装 D. 仅防潮处理 答案：B 解析：高精度设备对环境敏感，需综合防护（如缓冲材料、干燥剂、电磁屏蔽）。 小试牛刀 机械安全设计的核心目标是？ A. 降低生产成本 B. 提高生产效率 C. 消除全寿命周期内的危险 D. 简化维修流程 答案：C 解析：机械安全设计需覆盖运输、安装、使用、拆卸等所有阶段，确保无危害。 小试牛刀 以下哪项不属于机械安全设计的内容？ A. 危险识别与风险评估 B. 结构安全优化 C. 使用说明书的安全警示 D. 增加产品价格以提升利润 答案：D 解析：安全设计聚焦风险控制，与利润无关；A、B、C均为安全设计关键步骤。 小试牛刀 模块化结构设计在回收阶段的优势是？ A. 增加零件种类 B. 提高焊接强度 C. 便于独立拆卸和分类回收 D. 降低生产效率 答案：C 解析：模块化设计将功能单元标准化，可整体拆卸或替换，减少混合回收的复杂性。 作业布置 04 1.简述小型精密机械产品包装的设计。 2.简述机械安全的概念。 3.简述安全设计的基本原则。 感谢观看 Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$