通過設(shè)計減小風(fēng)險，是指在機器的設(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)量與速度到減少噪聲和振動，采用本質(zhì)安全技術(shù)與動力源，應(yīng)用零部件間的強制機械作用原理，履行安全人機工程學(xué)原則等多項措施，通過選用適當(dāng)?shù)脑O(shè)計結(jié)構(gòu)，盡可能避免或減小危險；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)之外的調(diào)整、維修等措施?？傊ㄟ^采用使機器達(dá)到本質(zhì)安全的措施，來減少或限制操作者涉入危險區(qū)的需要，從而降低人們面臨危險的概率；通過機器的設(shè)計和制造，把實現(xiàn)機器的預(yù)定功能與實現(xiàn)機器使用安全的目標(biāo)結(jié)合起來，以達(dá)到機械本質(zhì)安全的目的。
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)行機器預(yù)定功能的設(shè)計和制造，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)行機器的預(yù)定功能時滿足機器自身安全的要求。
　 （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，機械設(shè)備及其零部件應(yīng)盡量避免設(shè)計成會引起損傷的銳邊、尖角、粗糙的、凸凹不平的表面和較突出的部分。金屬薄片的棱邊應(yīng)倒鈍、折邊或修圓?？赡芤鸸蝹拈_口端應(yīng)包覆。
　 （2）安全距離的原則。利用安全距離防止人體觸及危險部位或進(jìn)入危險區(qū)，是減小或消除機械風(fēng)險的一種方法。在規(guī)定安全距離時，必須考慮使用機器時可能出現(xiàn)的各種狀態(tài)、有關(guān)人體的測量數(shù)據(jù)、技術(shù)和應(yīng)用等因素。機械的安全距離包括兩類距離要求：
　 ①防止可及危險部位的最小安全距離。它是指作為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(dāng)人體某部位可能越過障礙物或通過機械的開口去觸及危險區(qū)時，安全距離足夠長，限制其不可能觸碰到機械的危險部位，從而避免了危險。
　 ②避免受擠壓或剪切危險的安全距離。當(dāng)兩移動件相向運動或移動件向著固定件運動時，人體或人體的某部位在其中可能受到擠壓或剪切。這時，可以通過增大運動件間最小距離，使人的身體可以安全地進(jìn)入或通過；也可以減小運動件間的最小距離，使人的身體部位伸不進(jìn)去，從而避免了危險。
　 （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小危險。例如，將操縱力限制到最低值，使操作件不會因破壞而產(chǎn)生機械危險；限制運動件的質(zhì)量或速度，以減小運動件的動能；限制噪聲和振動等。
　 （4）使用本質(zhì)安全工藝過程和動力源。對預(yù)定在爆炸氣氛中使用的機器，應(yīng)采用全氣動或全液壓控制系統(tǒng)和操縱機構(gòu)，或"本質(zhì)安全"電氣裝置，也可采用電壓低于"功能特低電壓"的電源，以及在機器的液壓裝置中使用阻燃和無毒液體。
2．限制機械應(yīng)力
　 機械選用的材料性能數(shù)據(jù)、設(shè)計規(guī)程、計算方法和試驗規(guī)則，都應(yīng)該符合機械設(shè)計與制造的專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范的要求，使零件的機械應(yīng)力不超過許用值，保證安全系數(shù)，以防止由于零件應(yīng)力過大而被破壞或失效，避免故障或事故的發(fā)生。同時，通過控制連接、受力和運動狀態(tài)來限制應(yīng)力。
　 （1）連接應(yīng)力。采用可靠的緊固方法，對諸如螺栓連接、焊接等，通過采用正確計算、結(jié)構(gòu)設(shè)計和緊固方法來限制應(yīng)力，防止運轉(zhuǎn)狀態(tài)下連接松動、破壞，緊固失效。
　 （2）防止超載應(yīng)力。通過在傳動鏈預(yù)先采用"薄弱環(huán)節(jié)"預(yù)防超載（例如，采用"易熔"塞、限壓閥、斷路器等限制應(yīng)力），避免主要受力件因超載而被破壞。
　 （3）避免交變應(yīng)力。避免在可變應(yīng)力（主要是周期應(yīng)力）下零件產(chǎn)生疲勞。例如，鋼絲繩滑輪組的鋼絲繩在纏繞時，盡量避免其反向彎折導(dǎo)致的疲勞破壞。
　 （4）回轉(zhuǎn)件的平衡。設(shè)計時，對材料的均勻性和回轉(zhuǎn)精度應(yīng)作出規(guī)定，并在使用前經(jīng)過靜平衡或動平衡試驗，防止在高速旋轉(zhuǎn)時引起振動，還可能使回轉(zhuǎn)件的應(yīng)力加大，甚至造成碎裂（如砂輪）。
3．材料和物質(zhì)的安全性
　 用以制造機器的材料、燃料和加工材料在使用期間不得危及面臨人員的安全或健康。
　 （1）承載能力。材料的力學(xué)特性，如抗拉強度、抗剪強度、沖擊韌性、屈服極限等，應(yīng)能滿足執(zhí)行預(yù)定功能的載荷作用的要求。
　 （2）對環(huán)境的適應(yīng)性。材料應(yīng)有良好的環(huán)境適應(yīng)性，機械在預(yù)定的環(huán)境條件下工作時，應(yīng)有抗腐蝕，耐老化、磨損的能力，不致于受物理性、化學(xué)性、生物性的影響而失效，從而避免事故的發(fā)生。
　 （3）材料的均勻性。根據(jù)零件的功能，保證材料的均勻性，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(yīng)力，防止由于內(nèi)部缺陷（如夾渣、氣孔、異物、裂紋）給安全埋下隱患。
　 （4）避免材料的危險。在設(shè)計和制造選材時，應(yīng)避免采用有毒性的材料或物質(zhì)；應(yīng)能避 免機器自身或由于使用某種材料而產(chǎn)生的氣體、液體、粉塵、蒸氣或其他物質(zhì)造成的火災(zāi)和 爆炸風(fēng)險；對可燃、易爆的液體及氣體材料，應(yīng)設(shè)計使其在填充、使用、回收或排放時減小危險或無危險。
4．履行安全人機工程學(xué)原則
　 在機械設(shè)計中，通過合理分配人機功能、適應(yīng)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(xué)原則，提高機器的操作性能和可靠性，使操作者的體力消耗和心理壓力盡量降到最低，從而減小操作差錯。
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；運動機器零件或工件掉下飛出；安全裝置的功能受阻等?？刂葡到y(tǒng)的設(shè)計應(yīng)考慮各種作業(yè)的操作模式或采用故障顯示裝置，使操作者可以安全進(jìn)行干預(yù)的措施，并遵循以下原則和方法：
　 （1）機構(gòu)啟動及變速的實現(xiàn)方式。機構(gòu)的啟動或加速運動應(yīng)通過施加或增大電壓或流體壓力去實現(xiàn)，若采用二進(jìn)制邏輯元件，應(yīng)通過由"0"狀態(tài)到"1"狀態(tài)去實現(xiàn)；相反，停機或降速應(yīng)通過去除或降低電壓或流體壓力去實現(xiàn)，若采用二進(jìn)制邏輯元件，應(yīng)通過"1"狀態(tài)到"0"狀態(tài)去實現(xiàn)。
　 （2）重新啟動的原則。動力中斷后重新接通時，如果機器自發(fā)啟動會產(chǎn)生危險，就應(yīng)采取措施，使動力重新接通時機器不會自行啟動，只有再次操作啟動裝置機器才能運轉(zhuǎn)。
　 （3）零部件的可靠性。這應(yīng)作為安全功能完備性的基礎(chǔ)，使用的零部件應(yīng)能承受在預(yù)定使用條件下的各種干擾和應(yīng)力，不會因失效而使機器產(chǎn)生危險的誤動作。
　 （4）定向失效模式。這是指部件或系統(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)，這樣可以事先針對其失效模式采取相應(yīng)的預(yù)防措施。
　 （5）"關(guān)鍵"件的加倍（或冗余）?？刂葡到y(tǒng)的關(guān)鍵零部件，可以通過備份的方法，當(dāng)一個零部件萬一失效，用備份件接替以實現(xiàn)預(yù)定功能。當(dāng)與自動監(jiān)控相結(jié)合時，自動監(jiān)控應(yīng)采用不同的設(shè)計工藝，以避免共因失效。
　 （6）自動監(jiān)控。自動監(jiān)控的功能是保證當(dāng)部件或元件執(zhí)行其功能的能力減弱或加工條件變化而產(chǎn)生危險時，以下安全措施開始起作用：停止危險過程，防止故障停機后自行再啟動，觸發(fā)報警器。
　 （7）可重編程序控制系統(tǒng)中安全功能的保護(hù)。在關(guān)鍵的安全控制系統(tǒng)中，應(yīng)注意采取可靠措施防止儲存程序被有意或無意改變?？赡艿脑?，應(yīng)采用故障檢驗系統(tǒng)來檢查由于改變程序而引起的差錯。
　 （8）有關(guān)手動控制的原則：
　 ①手動操縱器應(yīng)根據(jù)有關(guān)人類工效學(xué)原則進(jìn)行設(shè)計和配置。
　 ②停機操縱器應(yīng)位于對應(yīng)的每個啟動操縱器附近。
　 ③除了某些必須位于危險區(qū)的操縱器（如急停裝置、吊掛式操縱器等）外，一般操縱器都應(yīng)配置于危險區(qū)外。
　 ④如果同一危險元件可由幾個操縱器控制，則應(yīng)通過操縱器線路的設(shè)計，使其在給定時間內(nèi)，只有一個操縱器有效；但這一原則不能用于雙手操縱裝置。
　 ⑤在有風(fēng)險的地方，操縱器的設(shè)計或防護(hù)應(yīng)做到不是有意識的操作不會動作。
　 ⑥操作模式的選擇。如果機械允許使用幾種操作模式以代表不同的安全水平（如允許調(diào)整、維修、檢驗等），則這些操作模式應(yīng)裝備能鎖定在每個位置的模式選擇器。選擇器的每個位置都應(yīng)相應(yīng)于單一操作或控制模式。
　 （9）特定操作的控制模式。對于必須移開或拆除防護(hù)裝置，或使安全裝置的功能受到抑制才能進(jìn)行的操作（如設(shè)定、示教、過程轉(zhuǎn)換、查找故障、清理或維修等），為保證操作者的安全，必須使自動控制模式無效，采用操作者伸手可達(dá)的手動控制模式（如止-動、點動或雙手操縱裝置），或在加強安全條件下（如降低速度、減小動力或其他適當(dāng)措施）才允許危險元件運轉(zhuǎn)并盡可能限制接近危險區(qū)。
6．防止氣動和液壓系統(tǒng)的危險
　 當(dāng)采用氣動、液壓、熱能等裝置的機械時，必須通過設(shè)計來避免與這些能量形式有關(guān)的各種潛在危險。
　 （1）借助限壓裝置控制管路中最大壓力不能超過允許值；不因壓力損失、壓力降低或真空度降低而導(dǎo)致危險。
　 （2）所有元件（尤其是管子和軟管）及其連接應(yīng)密封，要針對各種有害的外部影響加以防護(hù)，不因泄漏或元件失效而導(dǎo)致流體噴射。
　 （3）當(dāng)機器與其動力源斷開時，貯存器、蓄能器及類似容器應(yīng)盡可能自動卸壓，若難以實現(xiàn)，則應(yīng)提供隔離措施或局部卸壓及壓力指示措施，以防剩余壓力造成危險。
　 （4）機器與其能源斷開后，所有可能保持壓力的元件都應(yīng)提供有明顯識別排空的裝置和繪制有注意事項的警告牌，提示對機器進(jìn)行任何調(diào)整或維修前必須對這些元件卸壓。
7．預(yù)防電的危險
　 電的安全是機械安全的重要組成部分，機器中電氣部分應(yīng)符合有關(guān)電氣安全標(biāo)準(zhǔn)的要求。預(yù)防電的危險尤其應(yīng)注意防止電擊、短路、過載和靜電。