可靠性大作业

汽车制动系统可靠性分析

摘要：随着经济的发展，汽车数量迅速增长，同时道路交通事故就严重影响人们的安全，人人谈虎变色。作为道路交通事故发生的非人为因素中选取所占比例最大的汽车制动系统故障，减小这种因素引起的故障成为保障道路交通安全中的至关重要的一部分。本文运用系统工程的可靠性分析的方法对此类故障进行研究分析。同时基于故障树分析法开展了对汽车制动系统的可靠性分析，通过对系统零部件的故障因素，故障原因和故障种类进行定性的分析，为汽车制动系统的设计和维修提供了理论依据，对提高汽车制动系统的可靠性及减少因汽车制动系统而导致的道路交通事故起到了积极的指导作用。

关键词：道路交通事故汽车制动系统可靠性分析故障树分析法

引言：

自从1885年卡尔本茨(Karl Benz)在曼海姆制出了第一辆汽车以来，道路交通安全则成为所有人共同关心的话题。纵观道路交通事故发生的原因，除了与道路的使用者——人的因素、道路本身的因素、道路交通环境因素有关外，还与道路上行驶的车的因素有关。其中减少人为因素引起的事故需要所有交通参与者的仔细观察和相互谦让。而减少非人为因素造成的道路安全事故则成为减少道路交通事故保证驾驶安全的最重要的一部分。车辆是组成道路交通的三大因素之一，与交通安全有着密切的关系。虽然在交通事故原因的统计中，人为原因占很大比例，直接因汽车问题所引起的事故不足10%，但这并不意味着车辆对安全的影响不大。而在这些非人为因素中，汽车制动系统发生故障占60%-70%。因此，对汽车制动系统进行可靠性分析，提高汽车制动系统的可靠度，可以减少道路交通事故的发生，减少不必要的损失，也保证了所有交通参与者的安全。对于保护国家集体的财产安全，维护交通秩序，提高道路交通能力具有极其重要的意义]1[。

1995年机械故障事故统计表

故障种类制动失效制动不良转向失效灯光不良其他

事故次数3545 54421299688 2520

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交通事故成因分类

正文：

1.可靠性分析的基本概念 1.1可靠性和可靠度

可靠性是指产品能在规定的条件下和规定的规定的时间内完成规定功能的能力。相对应的用可靠度来衡量这种能力的大小，它一般是时间t 的函数，记为R （t ），它表示在规定的使用条件下和规定的时间内无故障地发挥规定功能而工作的产品占全部工作产品的百分率。则有

1.2失效率和产品寿命

与可靠度向对应的有不可靠度，记为F(t)。则有

设有N 个样本同时进行实验，在t 时间后又有个失效，则有

个仍能正常工作。根据可靠度定义，有：

对R(t)求导，得：

即为：

此时定义失效率为：

1)(0≤≤t R 1)t ()t (=+F R )(t N f )()(t N N t N f S -=)(t λ事故原因 事故率（%）

人的因素

95.3

车的因素 4.57 道路因素

0.13

产品的平均寿命是产品寿命的平均值，即产品无故障工作时间的平均值。对于不可修复产品，其寿命是指它失效前的工作时间。平均寿命就是指该产品从开始使用到失效前的工作时间的平均值，记为MTTF(mean time to failure)。对于可修复产品，平均寿命就是指平均无故障工作时间或称平均故障间隔，记为MTBF(mean time between failure)。]2[

1.3故障树分析法

故障树分析法简称FTA (Failure Tree Analysis)，是1961年为可靠性及安全情况，由美国贝尔电话研究室的华特先生首先提出的。故障树是一种特殊的倒立树状逻辑因果关系图，它用事件符号、逻辑门符号和转移符号描述系统中各种事件之间的因果关系。逻辑门的输入事件是输出事件的"因"，逻辑门的输出事件是输入事件的"果"。故障树图 ( 或者负分析树)是一种逻辑因果关系图，它根据元部件状态(基本事件)来显示系统的状态(顶事件)。就像可靠性框图(RBDs)，故障树图也是一种图形化设计方法，并且作为可靠性框图的一种可替代的方法。

一个故障树图是从上到下逐级建树并且根据事件而联系，它用图形化“模型”路径的方法，使一个系统能导致一个可预知的，不可预知的故障事件失效，路径的交叉处的事件和状态，用标准的逻辑符号与，或等等表示。在故障树图中最基础的构造单元为门和事件，这些事件与在可靠性框图中有相同的意义并且门是条件。这种方法在航空和航天的设计、维修，原子反应堆、大型设备以及大型电子计算机系统中取得很好的效果，因而得到了广泛的应用。]3[

故障树分析法具有以下特点：

①它具有很大的灵活性。不仅可以分析某些元部件故障对系统的影响，还可以对导致这些元部件故障的特殊原因进行分析，予以统一考虑。

②进行FTA的过程，也是一个对系统更深入认识的过程。

③通过对FTA可以定量的计算复杂系统的故障概率及其它可靠性参数。为改善和评价系统可靠性提供定量数据。

④它是一种图形演绎法，无论是对系统设计人员和维修人员来说，都相当于一个形象的管理维修指南，对使用系统的人员更有意义。]4[

2.汽车制动系统及其工作原理

汽车制动系统是指，对汽车某些部分（主要是车轮）施加一定的力，从而对其进行一定程度的强制制动的一系列专门装置。它可以使行驶中的汽车按照驾驶员的要求进行强制减速甚至停车；使已停驶的汽车在各种道路条件下(包括在坡道上)稳定驻车；使下坡行驶的汽车速度保持稳定。从形式上可以分为鼓式制动器和盘式制动器两种。