液力自動(dòng)變速器(AT)系統(tǒng)的模糊故障樹分析

1、液力自動(dòng)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(jī)。由于在理論分析時(shí)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(shí)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(shí)存在著隨機(jī)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(dòng)變速器根據(jù)汽車速度、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、動(dòng)力負(fù)荷等因素自動(dòng)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(dòng)變速器常見故障包括：自動(dòng)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(dòng)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(diǎn)，針對(duì)自動(dòng)變速器打滑故障這一常見故障，利用模糊故障樹分析法對(duì)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(dòng)變速器故障樹的建立對(duì)于汽車變速器系統(tǒng)，選擇自動(dòng)變速器打滑為頂事件，中間事件為機(jī)械磨損、變速器油問題、變速器漏油。若這三個(gè)中間事件中的任意一個(gè)事件發(fā)生，頂事件就會(huì)發(fā)生（見表1），所建立的故障樹如下圖1所示表1 自動(dòng)變速器故障事件編碼事件代號(hào) M1 M2 M3 x1 x2 x3 x4 x5 x6 x7事件名稱 機(jī)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(dòng)器摩擦片磨損 制動(dòng)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(hào) 8x9 x10 x11 x12 x13 x14 x15 x16 x17 x18事件名稱油管凹陷油液型號(hào)不對(duì)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(dòng)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(jiǎn)便性，僅取中間事件M1來分析。根據(jù)有關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、歷史統(tǒng)計(jì)資料以及工程技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)，假設(shè)總體失效概率為10% 。另?yè)?jù)統(tǒng)計(jì)，變速器機(jī)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(dòng)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(hào) 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(dòng)器摩擦片磨損 制動(dòng)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(duì)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(shí)，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(shí)，底1事件的

7、發(fā)生概率為一個(gè)模糊數(shù)，表明在充分考慮了原因事件和隨機(jī)不確定因素的模糊不確定因素時(shí)，F(xiàn)M(0)的值為一個(gè)區(qū)間0.0658，0.1118，即自動(dòng)變速器打1滑的概率在6.58%和11.18%之間變化，與實(shí)際相符。5.變速器底事件的模糊概率重要度分析從自動(dòng)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(duì)象來計(jì)算底事件的重要度，同樣根據(jù)（9）、（10）及表2，同上一個(gè)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?yàn)镮h(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(diǎn)，以汽車底盤系統(tǒng)中自動(dòng)變速器打滑故障為實(shí)例，對(duì)運(yùn)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(duì)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(shí)，可以較好地解決經(jīng)典方法中難于精確賦值等缺點(diǎn)。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(shí)可將現(xiàn)場(chǎng)和少量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與工程技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)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