一種基于部件和系統(tǒng)試驗的汽車自動變速箱可靠性評估方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及汽車自動變速箱研究技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于部件和系統(tǒng)試驗 的汽車自動變速箱可靠性評估方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 自動變速箱是自動換擋汽車的重要系統(tǒng)之一，用于實現(xiàn)傳遞動力、換擋變速等功 能，主要由液力變矩器、電液操縱裝置、齒輪變速機構(gòu)、換擋離合器等組成。
[0003] 目前工程研制中對汽車自動變速箱進行可靠性評估時，主要利用自動變速箱系統(tǒng) 級產(chǎn)品試驗中的故障時間數(shù)據(jù)，具體方案如下：
[0004] (1)收集自動變速箱系統(tǒng)級產(chǎn)品的可靠性試驗數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)處理得到故障間隔 時間數(shù)據(jù)；
[0005] (2)假設故障間隔時間服從指數(shù)分布，利用數(shù)理統(tǒng)計理論中的參數(shù)估計方法獲得 自動變速箱故障間隔時間的分布；
[0006] (3)利用故障間隔時間的指數(shù)分布函數(shù)計算得到額定無故障工作時間下自動變速 箱的可靠性評估結(jié)果。
[0007] 上述方案存在以下缺陷：
[0008] (1)汽車自動變速箱的價格較昂貴，臺架試驗的經(jīng)濟成本和時間成本均較高，因此 系統(tǒng)級試驗的樣本量一般較少。僅利用少量樣本的系統(tǒng)試驗數(shù)據(jù)進行可靠性評估，結(jié)果可 信度較低；
[0009] (2)在汽車自動變速箱研制過程中，針對液力變矩器、電液操縱裝置、齒輪變速機 構(gòu)、換擋離合器等部件開展了大量臺架試驗，這些部件級產(chǎn)品臺架試驗中的故障時間數(shù)據(jù) 也與自動變速箱的可靠性水平直接相關(guān)。僅利用系統(tǒng)試驗中的故障信息，而忽視部件試驗 中的故障信息進行可靠性評估，不能充分考慮自動變速箱整個研制過程中暴露的全部故 障，導致可靠性評估不全面、信息利用率低；
[0010] (3)自動速箱中的電液操縱裝置、液力變矩器等電子液壓類部件的故障間隔時間 服從指數(shù)分布，而齒輪變速機構(gòu)、換擋離合器等機械類部件的故障間隔時間一般不服從指 數(shù)分布，而是服從威布爾分布；僅利用自動變速箱系統(tǒng)級產(chǎn)品的試驗數(shù)據(jù)進行可靠性評估 時，假設故障間隔時間服從指數(shù)分布，不能反映齒輪變速機構(gòu)、換擋離合器等機械類部件可 靠性問題的特點。
[0011] 因此，如何設計一種能夠綜合利用部件試驗數(shù)據(jù)和系統(tǒng)試驗數(shù)據(jù)對汽車自動變速 箱進行可靠性評估的方法，以提高汽車自動變速箱可靠性評估的結(jié)果可信度和信息利用 率，并在更大程度上反映汽車自動變速箱中機械類部件可靠性問題的特點，成為了亟待解 決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] (一）要解決的技術(shù)問題
[0013] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提供一種能夠綜合利用部 件試驗數(shù)據(jù)和系統(tǒng)試驗數(shù)據(jù)對汽車自動變速箱進行可靠性評估的方法，以提高汽車自動變 速箱可靠性評估的結(jié)果可信度和信息利用率，并在更大程度上反映汽車自動變速箱中機械 類部件可靠性問題的特點。
[0014] (二）技術(shù)方案
[0015] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于部件和系統(tǒng)試驗的汽車自動變速 箱可靠性評估方法，包括以下步驟：
[0016] S1、收集液力變矩器、電液操縱裝置、齒輪變速機構(gòu)、換擋離合器可靠性試驗過程 中的故障間隔時間數(shù)據(jù)；
[0017] S2、分別對液力變矩器和電液操縱裝置的故障間隔時間進行指數(shù)分布參數(shù)估計， 獲得液力變矩器和電液操縱裝置的故障間隔時間分布函數(shù)；分別對齒輪變速機構(gòu)和換擋離 合器的故障間隔時間進行威布爾分布參數(shù)估計，獲得齒輪變速機構(gòu)和換擋離合器的故障間 隔時間分布函數(shù)；
[0018] S3、利用S2中得到的液力變矩器、電液操縱裝置、齒輪變速機構(gòu)、換擋離合器的 故障間隔時間分布函數(shù)計算得到額定無故障工作時間下各部件的可靠度及可靠度置信下 限；
[0019] S4、將S3中得到的額定無故障工作時間下液力變矩器、電液操縱裝置、齒輪變速 機構(gòu)、換擋離合器的可靠度及可靠度置信下限分別折合為各部件的等效成敗數(shù)據(jù)；
[0020] S5、按照液力變矩器、電液操縱裝置、齒輪變速機構(gòu)、換擋離合器四個部件串聯(lián)的 方式建立自動變速箱的系統(tǒng)可靠性模型，利用S4中得到的各部件的等效成敗型數(shù)據(jù)計算 得到自動變速箱系統(tǒng)的等效成敗數(shù)據(jù)；
[0021] S6、根據(jù)S5中得到的系統(tǒng)等效成敗數(shù)據(jù)構(gòu)建Beta分布，并將其做為自動變速箱可 靠度的先驗分布；
[0022] S7、收集自動變速箱系統(tǒng)級產(chǎn)品可靠性試驗中的故障間隔時間數(shù)據(jù)；
[0023] S8、假設自動變速箱系統(tǒng)級產(chǎn)品的故障間隔時間服從指數(shù)分布，利用參數(shù)估計獲 得自動變速箱故障間隔時間的分布；
[0024] S9、利用自動變速箱故障間隔時間的指數(shù)分布函數(shù)計算得到額定無故障工作時間 下自動變速箱系統(tǒng)級產(chǎn)品的可靠度及可靠度置信下限；
[0025] S10、將S9中得到的可靠度及可靠度置信下限折合為等效成敗數(shù)據(jù)，并將其做為 現(xiàn)場數(shù)據(jù)；
[0026] S11、對S6中得到的可靠度的先驗Beta分布和S10中得到的現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行貝葉斯 數(shù)據(jù)融合，得到汽車自動變速箱的可靠度驗后Beta分布；
[0027] S12、利用S11中得到的可靠度驗后Beta分布進行汽車自動變速箱可靠性綜合評 估。
[0028] 優(yōu)選地，步驟S2和S8中，利用極大似然函數(shù)法進行指數(shù)分布參數(shù)估計和威布爾分 布參數(shù)估計；
[0029] 優(yōu)選地，步驟S3和S9中，可靠度置信下限為置信度0. 9的單側(cè)置信下限；
[0030] 優(yōu)選地，步驟S3和S9中，利用自助法計算可靠度置信下限，自助抽樣次數(shù)為10的 整數(shù)倍，且大于或等于1000次；
[0031] 優(yōu)選地，步驟S4和S10中，利用矩法和可靠度置信下限的定義將可靠性評估結(jié)果 轉(zhuǎn)換為等效成敗數(shù)據(jù)；
[0032] 優(yōu)選地，步驟S5中，利用矩法由各部件的等效成敗型數(shù)據(jù)計算得到自動變速箱系 統(tǒng)的等效成敗數(shù)據(jù)。
[0033] (三）有益效果
[0034] 本發(fā)明根據(jù)汽車自動變速箱中液力變矩器、電液操縱裝置、齒輪變速機構(gòu)、換擋離 合器等部件的試驗數(shù)據(jù)進行部件可靠性評估，并按照串聯(lián)模型獲得系統(tǒng)的可靠性先驗信 息；根據(jù)系統(tǒng)級試驗數(shù)據(jù)進行可靠性評估，獲得系統(tǒng)的可靠性現(xiàn)場信息；進一步，通過對先 驗信息和現(xiàn)場信息進行貝葉斯數(shù)據(jù)融合，實現(xiàn)了基于部件和系統(tǒng)試驗的汽車自動變速箱可 靠性綜合評估。該方法能夠利用部件和系統(tǒng)的試驗信息進行汽車自動變速箱可靠性評估， 且能夠反映機械類部件可靠性問題的特點，因此評估結(jié)果的可信度較高，且信息利用率高。
【附圖說明】
[0035] 附圖是本發(fā)明的方法流程圖。
【具體實施方式】
[0036] 下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步詳細描述。以下實施 例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0037] 如附圖所示，本發(fā)明提供了一種基于部件和系統(tǒng)試驗的汽車自動變速箱可靠性評 估方法，包括以下步驟：
[0038] S1、收集液力變矩器、電液操縱裝置、齒輪變速機構(gòu)、換擋離合器可靠性試驗過程 中的故障間隔時間數(shù)據(jù)；
[0039] S2、分別對液力變矩器和電液操縱裝置的故障間隔時間進行指數(shù)分布參數(shù)估計， 獲得液力變矩器的故障間隔時間分布函數(shù)Fjt)和電液操縱裝置的故障間隔時間分布函 數(shù)匕⑴；分別對齒輪變速機構(gòu)和換擋離合器的故障間隔時間進行威布爾分布參數(shù)估計，獲 得齒輪變速機構(gòu)的故障間隔時間分布函數(shù)F3(t)和換擋離合器的故障間隔時間分布函數(shù) F4(t);本實施例中，利用極大似然函數(shù)法進行威布爾分布的參數(shù)估計；
[0040] S3、將S2中得到的液力變矩器、電液操縱裝置、齒輪變速機構(gòu)、換擋離合器的故障 間隔時間分布函數(shù)統(tǒng)一記為Fjthi = 1，2,3,4,利用Fjt)計算得到額定無故障工作時間 T下各部件的可靠度民及置信度為0. 9的可靠度單側(cè)置信下限Ru ;本實施例中，利用關(guān)系 式民(1〇 = 1-FJT)計算可靠度民；利用自助法計算可靠度單側(cè)置信下限1^，自助抽樣次數(shù) &為10的倍數(shù)，且大于或等于1000次，將自助樣本計算得到的&個可靠度計算結(jié)果從小 到大排列，取第〇. 1*叫個可靠度計算結(jié)果作為置信度為0. 9的可靠度單側(cè)置信下限Ru ;
[0041] S4、將S3中得到的額定無故障工作時間T下液力變矩器、電液操縱裝置、齒輪變 速機構(gòu)、換擋離合器的可靠度民及可靠度置信下限Ru分別折合為各部件的等效成敗數(shù)據(jù) (Sl，仁）；本實施例中，利用矩法和置信下限的定義由民及Ru求得（Sl，仁），如式⑴所示， 其中B表示Beta函數(shù)；
[0042]
[0043] S5、按照液力變矩器、電液操縱裝置、齒輪變速機構(gòu)、換擋離合器四個部件串聯(lián)的 方式建立自動變速箱的系統(tǒng)可靠性模型，利用S4中得到的各部件的等效成敗型數(shù)據(jù)（Sl， A)計算得到自動變速箱系統(tǒng)的等效成敗數(shù)據(jù)（sa，fa);本實施例中，利用矩法由（&，&)計 算得到（sa，fa)，如式（2)所示，其中E表示數(shù)學期望；
[0045] S6、根據(jù)S5中得到的系統(tǒng)等效成敗數(shù)據(jù)構(gòu)建Beta分布Beta(sa，fa)，并將其做為 自動變速箱可靠度的先驗分布；
[0046] S7、收集自動變速箱系統(tǒng)級產(chǎn)品可靠性試驗中的故障間隔時間數(shù)據(jù)；
[0047] S8、對自動變速箱系統(tǒng)級產(chǎn)品的故障間隔時間進行指數(shù)分布參數(shù)估計，獲得自動 變速箱故障間隔時間的指數(shù)分布函數(shù)Fb(t);
[0048] S9、利用Fb(t)計算得到額定無故障工作時間T下自動變速箱的可靠度Rb及置信 度為0.9的可靠度單側(cè)置信下限Rb;本實施例中，利用關(guān)系式Rb(T) = l-Fb(T)計算可靠度 Rb