液力自動變速器(AT)系統(tǒng)的模糊故障樹分析

1、液力自動變速器(AT)系統(tǒng)的模糊故障樹分析1.引言故障樹分析方法是一種分析復(fù)雜系統(tǒng)可靠性和安全性的有效工具，常規(guī)的基于布爾代數(shù)和概率論的系統(tǒng)故障樹分析的理論研究已取得了豐碩成果，在工程應(yīng)用上也取得了許多成績。由于在理論分析時常規(guī)故障樹方法將底事件發(fā)生的概率視為精確值，而在實際的故障診斷問題中，頂事件(系統(tǒng)故障)和底事件(零部件故障)發(fā)生的概率往往同時存在著隨機性和模糊性。因此更適合應(yīng)用模糊故障樹進(jìn)行分析。液力自動變速器根據(jù)汽車速度、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、動力負(fù)荷等因素自動進(jìn)行升降檔位，不需由駕駛者操作離合器換檔的一種變速器。自動變速器常見故障包括：自動變速器打滑故障、變速器換擋沖擊大、變速器開檔過遲或不

2、能開檔、變速器升、降檔不良、變速器頻繁跳檔等。由于汽車液力自動變速器也具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜，引起變速器發(fā)生的故障的概率具有模糊性和不確定性等特點，針對自動變速器打滑故障這一常見故障，利用模糊故障樹分析法對其進(jìn)行科學(xué)的、定量的處理，從而估算出模糊故障率。2.液力自動變速器故障樹的建立對于汽車變速器系統(tǒng)，選擇自動變速器打滑為頂事件，中間事件為機械磨損、變速器油問題、變速器漏油。若這三個中間事件中的任意一個事件發(fā)生，頂事件就會發(fā)生（見表1），所建立的故障樹如下圖1所示表1 自動變速器故障事件編碼事件代號 M1 M2 M3 x1 x2 x3 x4 x5 x6 x7事件名稱 機械磨損變速器油問題 變速器漏油 離

3、合器摩擦片磨損 制動器摩擦片磨損 制動帶磨損燒焦 油泵磨損 單向離合器打滑 液壓油油面太低 液壓油油面太高事件代號 8x9 x10 x11 x12 x13 x14 x15 x16 x17 x18事件名稱油管凹陷油液型號不對節(jié)氣門位置傳感器調(diào)整不當(dāng) 離合器活塞密封圈損壞 制動器活塞密封圈 減震器活塞密封圈損壞 濾清器堵塞 主油路泄露 主調(diào)壓閥不良 壓力控制電磁閥不良圖1 汽車變速器系統(tǒng)故障樹3.變速器模糊故障樹的定性分析由本文系統(tǒng)所建的故障樹，根據(jù)與門用乘、或門用加的原則，代數(shù)表達(dá)式有：T = M1+ M2+ M3 （1）M1 = x1+ x2+ x3+x4+ x5 （2）M2= x6 + x7

4、+ x8+ x9+ x10 （3）M3= x11+ x12+ x13+ + x18 （4）故得T = x1+ x2+ x3+ x17+ x18 （5）所以最小割集法可以求得本例中的割集為： x1 , x2 , x3 , , x16 , x17 , x18 4.變速器模糊故障樹定量分析為了分析的簡便性，僅取中間事件M1來分析。根據(jù)有關(guān)實驗數(shù)據(jù)、歷史統(tǒng)計資料以及工程技術(shù)人員的經(jīng)驗，假設(shè)總體失效概率為10% 。另據(jù)統(tǒng)計，變速器機械磨損中的30%為離合器片磨損，10%為離合器片打滑，25%為制動裝置系統(tǒng)中的磨損，18%為油泵磨損嚴(yán)重,2%為其它。設(shè)M1中間事件的發(fā)生概率如表2所示，根據(jù)上文中關(guān)于底事件

5、發(fā)生概率的截集區(qū)間表示方法，則有F1(l)=(0.030-0.010)+0.010l,(0.030+0.010)-0.010lF2(l)=(0.025-0.010)+0.010l,(0.025+0.010)-0.010lF3(l)=(0.025-0.005)+0.005l,(0.025+0.005)-0.005l （6） （7） （8）F4(l)=(0.018-0.005)+0.005l,(0.018+0.005)-0.005lF5(l)=(0.010-0.005)+0.005l,(0.010+0.005)-0.005l（9） （10）事件代號 x1 x2x3事件名稱表2 事件M1的基本數(shù)值m

6、 a0.030 0.025 0.025 0.018 0.0150.010 0.010 0.005 0.005 0.005離合器摩擦片磨損 制動器摩擦片磨損 制動帶磨損燒焦 油泵磨損 單向離合器打滑b0.0100.010 0.005 0.005 0.005x4x5由于M1=x1+x2+x3+x4+x5，結(jié)合式（7）（10）保留4位有效數(shù)字，則發(fā)生概率的截集區(qū)間為FM(l)=0.0658+0.0325l,0.1118-0.0135l （11）1同理，F(xiàn)M為一區(qū)間數(shù)，對取不同的值，則可得到不同F(xiàn)M的置信區(qū)間。11當(dāng)=1時，相當(dāng)于底事件的發(fā)生概率為確定值，F(xiàn)M(1)=0.0983。當(dāng)=0時，底1事件的

7、發(fā)生概率為一個模糊數(shù)，表明在充分考慮了原因事件和隨機不確定因素的模糊不確定因素時，F(xiàn)M(0)的值為一個區(qū)間0.0658，0.1118，即自動變速器打1滑的概率在6.58%和11.18%之間變化，與實際相符。5.變速器底事件的模糊概率重要度分析從自動變速器打滑故障樹圖可知，所建故障樹全部由或門組成。同理，為了分析方便，僅取M1 的底事件x1x5作為分析對象來計算底事件的重要度，同樣根據(jù)（9）、（10）及表2，同上一個例子分析方法完全一致。因此，可得出M1 底事件模糊概率重要度的偏序為Ih(1)>Ih(2)=Ih(3)>Ih(4)>Ih(5)6.結(jié)論本文結(jié)合故障診斷中理論研究的熱點，以汽車底盤系統(tǒng)中自動變速器打滑故障為實例，對運用模糊故障樹診斷的方法診斷汽車系統(tǒng)的故障進(jìn)行了研究。應(yīng)用模糊集合理論對復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行基于故障率為模糊數(shù)的故障樹分析時，可以較好地解決經(jīng)典方法中難于精確賦值等缺點。這種方法既反映了概率本身的模糊性，又容許概率賦值在一定程度上的誤差，同時可將現(xiàn)場和少量實驗數(shù)據(jù)與工程技術(shù)人員的經(jīng)驗集合起來，因此在可靠性工程上具有廣泛的應(yīng)用前景。模糊故障