一种基于部件和系统试验的汽车自动变速箱可靠性评估方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及汽车自动变速箱研究技术领域，特别是涉及一种基于部件和系统试验 的汽车自动变速箱可靠性评估方法。
【背景技术】
[0002] 自动变速箱是自动换挡汽车的重要系统之一，用于实现传递动力、换挡变速等功 能，主要由液力变矩器、电液操纵装置、齿轮变速机构、换挡离合器等组成。
[0003] 目前工程研制中对汽车自动变速箱进行可靠性评估时，主要利用自动变速箱系统 级产品试验中的故障时间数据，具体方案如下：
[0004] (1)收集自动变速箱系统级产品的可靠性试验数据，进行数据处理得到故障间隔 时间数据；
[0005] (2)假设故障间隔时间服从指数分布，利用数理统计理论中的参数估计方法获得 自动变速箱故障间隔时间的分布；
[0006] (3)利用故障间隔时间的指数分布函数计算得到额定无故障工作时间下自动变速 箱的可靠性评估结果。
[0007] 上述方案存在以下缺陷：
[0008] (1)汽车自动变速箱的价格较昂贵，台架试验的经济成本和时间成本均较高，因此 系统级试验的样本量一般较少。仅利用少量样本的系统试验数据进行可靠性评估，结果可 信度较低；
[0009] (2)在汽车自动变速箱研制过程中，针对液力变矩器、电液操纵装置、齿轮变速机 构、换挡离合器等部件开展了大量台架试验，这些部件级产品台架试验中的故障时间数据 也与自动变速箱的可靠性水平直接相关。仅利用系统试验中的故障信息，而忽视部件试验 中的故障信息进行可靠性评估，不能充分考虑自动变速箱整个研制过程中暴露的全部故 障，导致可靠性评估不全面、信息利用率低；
[0010] (3)自动速箱中的电液操纵装置、液力变矩器等电子液压类部件的故障间隔时间 服从指数分布，而齿轮变速机构、换挡离合器等机械类部件的故障间隔时间一般不服从指 数分布，而是服从威布尔分布；仅利用自动变速箱系统级产品的试验数据进行可靠性评估 时，假设故障间隔时间服从指数分布，不能反映齿轮变速机构、换挡离合器等机械类部件可 靠性问题的特点。
[0011] 因此，如何设计一种能够综合利用部件试验数据和系统试验数据对汽车自动变速 箱进行可靠性评估的方法，以提高汽车自动变速箱可靠性评估的结果可信度和信息利用 率，并在更大程度上反映汽车自动变速箱中机械类部件可靠性问题的特点，成为了亟待解 决的技术问题。
【发明内容】
[0012] (一）要解决的技术问题
[0013] 本发明要解决的技术问题是：针对现有技术中的缺陷，提供一种能够综合利用部 件试验数据和系统试验数据对汽车自动变速箱进行可靠性评估的方法，以提高汽车自动变 速箱可靠性评估的结果可信度和信息利用率，并在更大程度上反映汽车自动变速箱中机械 类部件可靠性问题的特点。
[0014] (二）技术方案
[0015] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于部件和系统试验的汽车自动变速 箱可靠性评估方法，包括以下步骤：
[0016] S1、收集液力变矩器、电液操纵装置、齿轮变速机构、换挡离合器可靠性试验过程 中的故障间隔时间数据；
[0017] S2、分别对液力变矩器和电液操纵装置的故障间隔时间进行指数分布参数估计， 获得液力变矩器和电液操纵装置的故障间隔时间分布函数；分别对齿轮变速机构和换挡离 合器的故障间隔时间进行威布尔分布参数估计，获得齿轮变速机构和换挡离合器的故障间 隔时间分布函数；
[0018] S3、利用S2中得到的液力变矩器、电液操纵装置、齿轮变速机构、换挡离合器的 故障间隔时间分布函数计算得到额定无故障工作时间下各部件的可靠度及可靠度置信下 限；
[0019] S4、将S3中得到的额定无故障工作时间下液力变矩器、电液操纵装置、齿轮变速 机构、换挡离合器的可靠度及可靠度置信下限分别折合为各部件的等效成败数据；
[0020] S5、按照液力变矩器、电液操纵装置、齿轮变速机构、换挡离合器四个部件串联的 方式建立自动变速箱的系统可靠性模型，利用S4中得到的各部件的等效成败型数据计算 得到自动变速箱系统的等效成败数据；
[0021] S6、根据S5中得到的系统等效成败数据构建Beta分布，并将其做为自动变速箱可 靠度的先验分布；
[0022] S7、收集自动变速箱系统级产品可靠性试验中的故障间隔时间数据；
[0023] S8、假设自动变速箱系统级产品的故障间隔时间服从指数分布，利用参数估计获 得自动变速箱故障间隔时间的分布；
[0024] S9、利用自动变速箱故障间隔时间的指数分布函数计算得到额定无故障工作时间 下自动变速箱系统级产品的可靠度及可靠度置信下限；
[0025] S10、将S9中得到的可靠度及可靠度置信下限折合为等效成败数据，并将其做为 现场数据；
[0026] S11、对S6中得到的可靠度的先验Beta分布和S10中得到的现场数据进行贝叶斯 数据融合，得到汽车自动变速箱的可靠度验后Beta分布；
[0027] S12、利用S11中得到的可靠度验后Beta分布进行汽车自动变速箱可靠性综合评 估。
[0028] 优选地，步骤S2和S8中，利用极大似然函数法进行指数分布参数估计和威布尔分 布参数估计；
[0029] 优选地，步骤S3和S9中，可靠度置信下限为置信度0. 9的单侧置信下限；
[0030] 优选地，步骤S3和S9中，利用自助法计算可靠度置信下限，自助抽样次数为10的 整数倍，且大于或等于1000次；
[0031] 优选地，步骤S4和S10中，利用矩法和可靠度置信下限的定义将可靠性评估结果 转换为等效成败数据；
[0032] 优选地，步骤S5中，利用矩法由各部件的等效成败型数据计算得到自动变速箱系 统的等效成败数据。
[0033] (三）有益效果
[0034] 本发明根据汽车自动变速箱中液力变矩器、电液操纵装置、齿轮变速机构、换挡离 合器等部件的试验数据进行部件可靠性评估，并按照串联模型获得系统的可靠性先验信 息；根据系统级试验数据进行可靠性评估，获得系统的可靠性现场信息；进一步，通过对先 验信息和现场信息进行贝叶斯数据融合，实现了基于部件和系统试验的汽车自动变速箱可 靠性综合评估。该方法能够利用部件和系统的试验信息进行汽车自动变速箱可靠性评估， 且能够反映机械类部件可靠性问题的特点，因此评估结果的可信度较高，且信息利用率高。
【附图说明】
[0035] 附图是本发明的方法流程图。
【具体实施方式】
[0036] 下面结合附图和实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下实施 例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0037] 如附图所示，本发明提供了一种基于部件和系统试验的汽车自动变速箱可靠性评 估方法，包括以下步骤：
[0038] S1、收集液力变矩器、电液操纵装置、齿轮变速机构、换挡离合器可靠性试验过程 中的故障间隔时间数据；
[0039] S2、分别对液力变矩器和电液操纵装置的故障间隔时间进行指数分布参数估计， 获得液力变矩器的故障间隔时间分布函数Fjt)和电液操纵装置的故障间隔时间分布函 数匕⑴；分别对齿轮变速机构和换挡离合器的故障间隔时间进行威布尔分布参数估计，获 得齿轮变速机构的故障间隔时间分布函数F3(t)和换挡离合器的故障间隔时间分布函数 F4(t);本实施例中，利用极大似然函数法进行威布尔分布的参数估计；
[0040] S3、将S2中得到的液力变矩器、电液操纵装置、齿轮变速机构、换挡离合器的故障 间隔时间分布函数统一记为Fjthi = 1，2,3,4,利用Fjt)计算得到额定无故障工作时间 T下各部件的可靠度民及置信度为0. 9的可靠度单侧置信下限Ru ;本实施例中，利用关系 式民(1〇 = 1-FJT)计算可靠度民；利用自助法计算可靠度单侧置信下限1^，自助抽样次数 &为10的倍数，且大于或等于1000次，将自助样本计算得到的&个可靠度计算结果从小 到大排列，取第〇. 1*叫个可靠度计算结果作为置信度为0. 9的可靠度单侧置信下限Ru ;
[0041] S4、将S3中得到的额定无故障工作时间T下液力变矩器、电液操纵装置、齿轮变 速机构、换挡离合器的可靠度民及可靠度置信下限Ru分别折合为各部件的等效成败数据 (Sl，仁）；本实施例中，利用矩法和置信下限的定义由民及Ru求得（Sl，仁），如式⑴所示， 其中B表示Beta函数；
[0042]
[0043] S5、按照液力变矩器、电液操纵装置、齿轮变速机构、换挡离合器四个部件串联的 方式建立自动变速箱的系统可靠性模型，利用S4中得到的各部件的等效成败型数据（Sl， A)计算得到自动变速箱系统的等效成败数据（sa，fa);本实施例中，利用矩法由（&，&)计 算得到（sa，fa)，如式（2)所示，其中E表示数学期望；
[0045] S6、根据S5中得到的系统等效成败数据构建Beta分布Beta(sa，fa)，并将其做为 自动变速箱可靠度的先验分布；
[0046] S7、收集自动变速箱系统级产品可靠性试验中的故障间隔时间数据；
[0047] S8、对自动变速箱系统级产品的故障间隔时间进行指数分布参数估计，获得自动 变速箱故障间隔时间的指数分布函数Fb(t);
[0048] S9、利用Fb(t)计算得到额定无故障工作时间T下自动变速箱的可靠度Rb及置信 度为0.9的可靠度单侧置信下限Rb;本实施例中，利用关系式Rb(T) = l-Fb(T)计算可靠度 Rb