牛 華

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故障樹(shù)分析法是一種將故障形成的原因由上到下按樹(shù)枝狀逐漸細(xì)化的分析方法，是一種對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行可靠性分析的有效工具，明確基本故障、精確故障的原因、影響重要度和發(fā)生的概率是分析的主要目的。按照故障樹(shù)的結(jié)構(gòu)，從上往下分析就一定能找出造成頂事件發(fā)生的原因，并且整個(gè)故障系統(tǒng)中各個(gè)零部件之間的關(guān)系也能清晰地體現(xiàn)出來(lái)，如果從下往上分析則可以保障系統(tǒng)的可靠度。故障樹(shù)分析，是對(duì)中間結(jié)果、各因素的影響大小程度及作用途徑等均進(jìn)行定量或定性的分析，故障系統(tǒng)各個(gè)部件發(fā)生故障的概率是通過(guò)故障樹(shù)定量分析計(jì)算得出的，對(duì)故障概率高的部件進(jìn)行分析，更利于后期的改善及優(yōu)化[1]。

1 建立故障樹(shù)

從自動(dòng)變速器動(dòng)力傳遞路線可知，發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力是先到液力變矩器上，再通過(guò)渦輪花鍵與輸入軸相連，經(jīng)過(guò)不同的行星齒輪機(jī)構(gòu)變速變矩后輸出。因此，液力變矩器自身故障或行星齒輪機(jī)構(gòu)及離合器、制動(dòng)器、單向離合器等機(jī)械故障都會(huì)造成變速器無(wú)動(dòng)力輸出。具體分析如下。

1.1 液力變矩器不傳遞動(dòng)力

1）變矩器油壓過(guò)低。具體原因有變矩器調(diào)壓閥堵塞或相關(guān)油道有堵塞。2）變矩器的渦輪花鍵與變速器輸入軸連接花鍵磨損打滑，使得發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力無(wú)法傳遞[2]。

1.2 主油壓過(guò)低

1）ATF 液面過(guò)低。具體原因有油底殼破裂、油封漏油等。2）濾網(wǎng)堵塞。引起該故障的原因主要是長(zhǎng)期未更換ATF 液造成的，次要原因是離合器、制動(dòng)器磨損磨料過(guò)多導(dǎo)致的[3]。

1.3 油泵泵油壓力不足

1）油泵主動(dòng)輪破裂，油泵不能運(yùn)轉(zhuǎn)。其主要原因是液力變矩器安裝不正確，壓裂主動(dòng)輪，次要原因是長(zhǎng)時(shí)間超負(fù)荷工作造成主動(dòng)輪破裂。2）油泵磨損泄壓。3）限壓閥球閥卡滯，無(wú)法閉合，造成油壓過(guò)低，嚴(yán)重情況下會(huì)導(dǎo)致汽車不能正常行駛。4）主調(diào)壓閥電控部分失控。主要原因是節(jié)氣門位置傳感器信號(hào)和車速信號(hào)有誤，而主油壓調(diào)節(jié)電磁閥卡滯同樣會(huì)造成汽車無(wú)法正常行駛[4]。

1.4 控制系統(tǒng)有故障

1）換擋手柄與手動(dòng)閥的連接有問(wèn)題。換擋手柄與手動(dòng)閥分離或相對(duì)位置不準(zhǔn)都會(huì)導(dǎo)致?lián)跷徊徽_，繼而引起汽車無(wú)法正常行駛。2）既參與前進(jìn)擋，又參與倒擋工作的離合器或制動(dòng)器有問(wèn)題。前進(jìn)擋與倒擋同時(shí)進(jìn)行，勢(shì)必會(huì)造成汽車不能正常行駛，嚴(yán)重的話會(huì)導(dǎo)致行星齒輪機(jī)構(gòu)報(bào)廢[5]。

根據(jù)以上故障原因建立相關(guān)故障樹(shù)，如圖1 所示。

圖1 自動(dòng)變速器故障導(dǎo)致汽車無(wú)法正常行駛的故障樹(shù)

由圖1 可知，中間事件如下：M1，液力變矩器故障；M2，主油壓過(guò)低；M3，油泵故障；M4，控制系統(tǒng)故障；M5，機(jī)械故障；M6，變矩器油壓過(guò)低；M7，ATF 液面過(guò)低；M8，濾網(wǎng)堵塞；M9，限壓閥故障；M10，換擋手柄與手動(dòng)閥連接故障。

基本事件如下：X1，變矩器渦輪花鍵與輸入軸花鍵磨損嚴(yán)重；X2，變矩器調(diào)壓閥卡滯；X3，油道堵塞；X4，油底殼破裂；X5，油封漏油；X6，油液過(guò)臟；X7，離合器磨損磨料過(guò)多；X8，制動(dòng)器磨損磨料過(guò)多；X9，油泵主動(dòng)輪破裂；X10，油泵磨損泄壓；X11，彈簧壓縮變形；X12，球閥卡滯；X13，主調(diào)壓閥電控部分失控；X14，離合器和制動(dòng)器既參與前進(jìn)擋又參與倒擋；X15，換擋手柄與手動(dòng)閥分離；X16，換擋手柄與手動(dòng)閥相對(duì)位置不準(zhǔn)；X17，液力變矩器自身?yè)p壞；X18，行星齒輪機(jī)構(gòu)機(jī)械損壞；X19，離合器損壞；X20，制動(dòng)器損壞；X21，單向離合器損壞。

2 故障樹(shù)定性分析

根據(jù)最小割集上行法的原理：

即X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、X9、X10、X11、X12、X13、X14、X15、X16、X17、X18、X19、X20、X21 構(gòu)成汽車不能正常行駛的故障樹(shù)的最小割集。比如，X5 油封漏油會(huì)導(dǎo)致汽車無(wú)法正常行駛，X10 油泵磨損也會(huì)導(dǎo)致汽車無(wú)法正常行駛。

3 故障樹(shù)定量分析

3.1 頂事件發(fā)生的概率

根據(jù)資料整理及調(diào)查問(wèn)卷統(tǒng)計(jì)的各底事件概率如表1所示。

表1 底事件概率

則根據(jù)公式計(jì)算T1 發(fā)生的概率：

3.2 最小割集的重要度

根據(jù)式（1）得到的頂事件概率，在此基礎(chǔ)上求得各個(gè)最小割集的重要度，也就是最小割集的發(fā)生概率與頂事件發(fā)生概率之比。最小割集重要度如表2 所示。

表2 最小割集的重要度

4 結(jié)束語(yǔ)

故障字典表、規(guī)則表和框架表可以構(gòu)成自動(dòng)變速箱故障診斷系統(tǒng)知識(shí)庫(kù)。文章獲取故障知識(shí)根據(jù)的是故障樹(shù)定性分析法，將故障知識(shí)逐個(gè)填入故障字典表中，然后自上而下分析故障樹(shù)，表示故障知識(shí)利用的是產(chǎn)生式規(guī)則和框架相結(jié)合的方式，并分別存儲(chǔ)到規(guī)則表和框架表中。

故障樹(shù)最小割集形成的產(chǎn)生式規(guī)則前后之間的邏輯關(guān)系的儲(chǔ)存是規(guī)則表的主要功能，以這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)的知識(shí)表達(dá)更加令人通俗易懂。

故障樹(shù)定量計(jì)算出的底事件重要度大小值決定了規(guī)則表中優(yōu)先級(jí)這個(gè)屬性的大小，優(yōu)先底事件重要度值較大的規(guī)則，反之隨后。因此，簡(jiǎn)化推理機(jī)制能使故障診斷推理過(guò)程方便、嚴(yán)謹(jǐn)，可以通過(guò)產(chǎn)生式規(guī)則表示知識(shí)完成。