可靠性理论-第4章 故障与故障树分析
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生原因的底事件。用圆形符号表示。 ②未探明事件或省略事件 表示因事件概率很小，暂
时不必或暂时不能探究的底事件，用菱形表示，
基本事件 省略事件
顶事件或 中间事件
2)结果事件 它是故障树分析中由其它事件或事 件组合所导致的事件，它位于逻辑门的输出端， 其符号为矩形，因而也称矩形事件。结果事件也 可分为顶事件和中间事件。
4.3.2 排除局部故障（及时维护、保养、检查监测、更 换易损件。）
汽车是一种非常复杂的系统，任何一个零部件的故 障都可能导致系统的故障。一个具体的故障常常是由某 一个局环节的出现问题，如局部的缺陷、裂纹、松动、 磨损、老化等现象的逐渐发展而造成的。
4.4汽车故障的分级
汽车是一个复杂的可维修机电产品，权衡经济、技 术、成本等诸方面因素，在有效的寿命期间内，允许 存在一定的故障。
与门 或门 非门
逻辑门及其符号
2）逻辑或门(OR门) 当门输入事件中 至少一个事件发生时，门的输出事件发生。
设或门的输入:事件为Bi (i=1，2，...，n)，则 或门的逻辑关系表达式为（集合的并）:
3)非门 表示输出事 件是输人事件的对立事件。 若输出事件为A，输人事 件为B，AB ，
与门
或门 非门
①致命故障 危及人身安全;引起主要总成报废，造成 了重大经济损失;对周围环境造成严重危害。如：汽缸体 裂纹（将导致发动机报废），行驶时前轴断裂、转向系统 失效、前轮脱落、制动管堵塞、制动管接头脱落等。
②严重故障 引起主要零部件、总成严重损坏或影响行 车安全，不能用易损备件和随车工具在短时间排除。如： 曲轴、连杆断裂，制动跑偏（经调整不能排除），变速器 脱档等
分级法中，用"损失"来度量故障的危害度。一个故障可
能带来的损失一般可以用三方面的损失来衡量，即
L=Ll+L2+L3
(12-1)
式中L1──人身伤亡事故、环境损害的损失，如赔偿费等;
L2──盈利损失或不能完成任务造成的损失，如因停
车造成的运输利润损失等;
L3──维修费用，包括材料、人工、设备、管理等方
1)逻辑与门 (AND门) 仅当门的全部输入 事件同时存在时，输出事件才发生，用符号图a 表示。设与门有n个输入事件Bi(i=1，2，…，n)，则与
门的逻辑关系表达式为（集合的交）:
AB 1B 2... ..B .n.
式中A为输出事件
当事件Bi相互独立时，有
P (B 1 B 2 ) P (B 1 )P (B 2 )
割集 {X1}, {X2, X3｝， {x1,X2，X3｝
最小割集：{X1}, {X2,X3}
顶事件 T ＋ 或门
X1
（1）、割集的概念 • 割集是故障树的若干底事件的集合，如果这些底
事件都发生,则顶事件必然发生。 • 最小割集是底事件数目不能再减少的割集，即在
最小割集中任意去掉一个底事件之后，剩下的底 事件集合就不是割集。 • 一个最小割集代表引起故障树顶事件发生的一种 故障模式。 • 研究最小割集可以找出故障树的薄弱环节
4.5.2故障树的建立
位于故障树顶 端的事件应是分析 对象 (故障)。围 绕这一对象往下逐 级建立目标 (可能 原因)、子目标 (原因)……，并用 规定的符号表示分 析对象与目标、子 目标之间的逻辑关 系。
右图是双管路 行车制动系统失效 的故障树。
+
+
+
4.5.3、失效树的定性分析Baidu Nhomakorabea
• 定性分析的目的是寻找失效树的最小割集（通俗 点讲，系统故障的基本模式）
①顶事件 是故障树分析中所要关心的事件，位于故 障树的顶端。顶事件总是逻辑门的输出事件而不是输 人事件。 ②中间事件 是位于底事件和顶事件之间的结果事件， 它既是上一层次逻辑门的输出事件，又是下一层次逻
辑门的输人事件。
基本事件 省略事件 结果事件 （顶事件或中间事件）
（2） 逻辑门及其符号
逻辑门分为与门、或门、非门等。
③一般故障 不影响行车安全的非主要零部件故障，可 用易损备件和随车工具在较短时间内排除。如发动机过热， 活塞烧蚀，转向器漏油，制动跑偏（经调整可排除）。
④轻微故障 对汽车正常运行基本没有影响，不需要更 换零部件，可用随车工具较容易地排除。如放水阀漏水， 后视镜松动等。
4.4.2定量分级
所谓定量分级法就是概率损失分级法。在概率损失
由于汽车的设计水平、制造水平、可靠性水平、应 用条件存在许多差别，因而汽车发生故障的形式、程 度及其危害大小也是千差万别的。
从汽车可靠性工程角度来看:首要目标是杜绝或有 效地减少危害性大的故障;其次是降低一般故障的发生 频率。
汽车故障的分级，主要根据故障危害度大小，从定 性和定量两个方面考虑。
4.4.1定性分级
开关 电源
电路开关合上后马达 不转
电机 (马达
)
马
开关合上后无电 源
达
故
障
电
线
源
路
故
故
障
障
4.5.1、基本符号
• 故障树中所用的符号分为三类:事件符号;逻辑门符号; 转移符号。
（1）事件及符号 • 事件：系统或部件所处的正常和不正常的状态。 1)底事件 它是故障树分析中导致其它事件发生的原因
事件，它位于故障树的底端，是逻辑门的输入事件而 不是输出事件。底事件又分为基本事件和末探明事件。 ①基本事件 是在特定的故障树分析中无须探明其发
面的总费用。
n
总体的概率损失Lp为 Lp Pi Li
i1
n－－该故障可能产生的后果数;
Pi－－发生第i种后果的概率;
Li－－发生第i种后果的损失。
4.5 故障树分析
•故障树是一种为研究系统 某功能故障而建立的一种 倒树状的逻辑因果关系图
• 故障树分析法是利用故 障树确定系统故障原因 的各种可能组合方式或 其发生概率，以便计算 系统故障概率，并采取 相应的纠正措施，以提 高系统可靠性的一种设 计分析方法。通常称 FTA法 (Fault Tree Analysis)。
4.3故障的防范
防止故障发生，与汽车的设计、制造、检测、维修、 保养、保管、营销、售后服务、运行环境、运行管理等各 个环节有关，但从人机配合角度来看，应着重从操作方面 予以防范。
4.3.1 防止误操作
在汽车可靠性设计中，要十分重视如何防止误用故 障的发生，即在容易因误操作而产生故障的结构中，应 采取防止误操作的设计，以减少汽车的误用故障。
时不必或暂时不能探究的底事件，用菱形表示，
基本事件 省略事件
顶事件或 中间事件
2)结果事件 它是故障树分析中由其它事件或事 件组合所导致的事件，它位于逻辑门的输出端， 其符号为矩形，因而也称矩形事件。结果事件也 可分为顶事件和中间事件。
4.3.2 排除局部故障（及时维护、保养、检查监测、更 换易损件。）
汽车是一种非常复杂的系统，任何一个零部件的故 障都可能导致系统的故障。一个具体的故障常常是由某 一个局环节的出现问题，如局部的缺陷、裂纹、松动、 磨损、老化等现象的逐渐发展而造成的。
4.4汽车故障的分级
汽车是一个复杂的可维修机电产品，权衡经济、技 术、成本等诸方面因素，在有效的寿命期间内，允许 存在一定的故障。
与门 或门 非门
逻辑门及其符号
2）逻辑或门(OR门) 当门输入事件中 至少一个事件发生时，门的输出事件发生。
设或门的输入:事件为Bi (i=1，2，...，n)，则 或门的逻辑关系表达式为（集合的并）:
3)非门 表示输出事 件是输人事件的对立事件。 若输出事件为A，输人事 件为B，AB ，
与门
或门 非门
①致命故障 危及人身安全;引起主要总成报废，造成 了重大经济损失;对周围环境造成严重危害。如：汽缸体 裂纹（将导致发动机报废），行驶时前轴断裂、转向系统 失效、前轮脱落、制动管堵塞、制动管接头脱落等。
②严重故障 引起主要零部件、总成严重损坏或影响行 车安全，不能用易损备件和随车工具在短时间排除。如： 曲轴、连杆断裂，制动跑偏（经调整不能排除），变速器 脱档等
分级法中，用"损失"来度量故障的危害度。一个故障可
能带来的损失一般可以用三方面的损失来衡量，即
L=Ll+L2+L3
(12-1)
式中L1──人身伤亡事故、环境损害的损失，如赔偿费等;
L2──盈利损失或不能完成任务造成的损失，如因停
车造成的运输利润损失等;
L3──维修费用，包括材料、人工、设备、管理等方
1)逻辑与门 (AND门) 仅当门的全部输入 事件同时存在时，输出事件才发生，用符号图a 表示。设与门有n个输入事件Bi(i=1，2，…，n)，则与
门的逻辑关系表达式为（集合的交）:
AB 1B 2... ..B .n.
式中A为输出事件
当事件Bi相互独立时，有
P (B 1 B 2 ) P (B 1 )P (B 2 )
割集 {X1}, {X2, X3｝， {x1,X2，X3｝
最小割集：{X1}, {X2,X3}
顶事件 T ＋ 或门
X1
（1）、割集的概念 • 割集是故障树的若干底事件的集合，如果这些底
事件都发生,则顶事件必然发生。 • 最小割集是底事件数目不能再减少的割集，即在
最小割集中任意去掉一个底事件之后，剩下的底 事件集合就不是割集。 • 一个最小割集代表引起故障树顶事件发生的一种 故障模式。 • 研究最小割集可以找出故障树的薄弱环节
4.5.2故障树的建立
位于故障树顶 端的事件应是分析 对象 (故障)。围 绕这一对象往下逐 级建立目标 (可能 原因)、子目标 (原因)……，并用 规定的符号表示分 析对象与目标、子 目标之间的逻辑关 系。
右图是双管路 行车制动系统失效 的故障树。
+
+
+
4.5.3、失效树的定性分析Baidu Nhomakorabea
• 定性分析的目的是寻找失效树的最小割集（通俗 点讲，系统故障的基本模式）
①顶事件 是故障树分析中所要关心的事件，位于故 障树的顶端。顶事件总是逻辑门的输出事件而不是输 人事件。 ②中间事件 是位于底事件和顶事件之间的结果事件， 它既是上一层次逻辑门的输出事件，又是下一层次逻
辑门的输人事件。
基本事件 省略事件 结果事件 （顶事件或中间事件）
（2） 逻辑门及其符号
逻辑门分为与门、或门、非门等。
③一般故障 不影响行车安全的非主要零部件故障，可 用易损备件和随车工具在较短时间内排除。如发动机过热， 活塞烧蚀，转向器漏油，制动跑偏（经调整可排除）。
④轻微故障 对汽车正常运行基本没有影响，不需要更 换零部件，可用随车工具较容易地排除。如放水阀漏水， 后视镜松动等。
4.4.2定量分级
所谓定量分级法就是概率损失分级法。在概率损失
由于汽车的设计水平、制造水平、可靠性水平、应 用条件存在许多差别，因而汽车发生故障的形式、程 度及其危害大小也是千差万别的。
从汽车可靠性工程角度来看:首要目标是杜绝或有 效地减少危害性大的故障;其次是降低一般故障的发生 频率。
汽车故障的分级，主要根据故障危害度大小，从定 性和定量两个方面考虑。
4.4.1定性分级
开关 电源
电路开关合上后马达 不转
电机 (马达
)
马
开关合上后无电 源
达
故
障
电
线
源
路
故
故
障
障
4.5.1、基本符号
• 故障树中所用的符号分为三类:事件符号;逻辑门符号; 转移符号。
（1）事件及符号 • 事件：系统或部件所处的正常和不正常的状态。 1)底事件 它是故障树分析中导致其它事件发生的原因
事件，它位于故障树的底端，是逻辑门的输入事件而 不是输出事件。底事件又分为基本事件和末探明事件。 ①基本事件 是在特定的故障树分析中无须探明其发
面的总费用。
n
总体的概率损失Lp为 Lp Pi Li
i1
n－－该故障可能产生的后果数;
Pi－－发生第i种后果的概率;
Li－－发生第i种后果的损失。
4.5 故障树分析
•故障树是一种为研究系统 某功能故障而建立的一种 倒树状的逻辑因果关系图
• 故障树分析法是利用故 障树确定系统故障原因 的各种可能组合方式或 其发生概率，以便计算 系统故障概率，并采取 相应的纠正措施，以提 高系统可靠性的一种设 计分析方法。通常称 FTA法 (Fault Tree Analysis)。
4.3故障的防范
防止故障发生，与汽车的设计、制造、检测、维修、 保养、保管、营销、售后服务、运行环境、运行管理等各 个环节有关，但从人机配合角度来看，应着重从操作方面 予以防范。
4.3.1 防止误操作
在汽车可靠性设计中，要十分重视如何防止误用故 障的发生，即在容易因误操作而产生故障的结构中，应 采取防止误操作的设计，以减少汽车的误用故障。