基于故障树分析的汽车机械故障诊断模型及系统构建

时间：2019-11-30 10:42:02 所属分类：机械 浏览量:

摘要：现代汽车技术越来越复杂，机械故障的表现多种多样，机械故障诊断定位成为汽车维修工作的难题，故障树分析法是对现代复杂系统设备进行故障诊断的安全可靠方法。本文分析了汽车机械故障发生的原因，总结了汽车机械故障诊断的方法，构建了汽车机械故障诊

摘要：现代汽车技术越来越复杂，机械故障的表现多种多样，机械故障诊断定位成为汽车维修工作的难题，故障树分析法是对现代复杂系统设备进行故障诊断的安全可靠方法。本文分析了汽车机械故障发生的原因，总结了汽车机械故障诊断的方法，构建了汽车机械故障诊断故障树分析模型，设计了汽车机械故障诊断系统，提出了汽车机械故障的预防措施。本文的研究成果，对于提高汽车机械故障诊断平和汽车维修工作效率等方面具有重要作用。

关键词：故障树分析；汽车机械故障；诊断模型；系统构建

1 汽车机械故障发生的原因

汽车的机械零部件很多，在控制系统的统一指挥下各自发挥作用。机械故障发生后，导致汽车不能正常运转，通常表现为刹车失灵或档位反应慢，摩擦音、碰撞音或零部件震动发出有节奏的声响，排放的尾气非常刺鼻或呈黑烟状态，更严重的是汽车不能启动或启动后不能行驶。产生这些现象的原因比较复杂，大体可分为以下几类：

（1）零部件原因。汽车由很多零部件构成，且组装结构复杂，零部件的型号、类型和材质多种多样，质量参差不齐，不同零部件的使用寿命和安全系数存在差异性，有些零部件瞬间超过最大负荷造成损伤，有些零部件损坏后不能及时更换。（2）运行使用原因。货物运输汽车严重超载已成为常态，加之行驶时间长，高强度下的消耗造成汽车运行不流畅，容易发生制动失效和传动轴脱落等机械故障。道路环境不佳或自然环境恶劣，传动、底盘、减震和制动等容易发生机械故障。（3）驾驶技术原因。驾驶技术对汽车机械故障影响很大。很多驾驶人员驾驶水平比较低，缺乏必要的常识，汽车出现机械故障不能及时发现，紧急事故发生时操作失误增加了机械故障发生概率，野蛮起动和野蛮驾驶等引起严重的机械故障。

2 汽车机械故障诊断的方法

汽车机械故障诊断的方法很多，常用的包括以下四种：（1）经验诊断法。经验诊断是汽车机械故障最常用和最简便的方法。依据维修师傅的经验，对汽车的故障状态进行观察，判断发生机械故障的原因和位置。高超的经验需要长时间地磨练和积累，需要不断学习新知识，将理论与实践相结合。（2）全面诊断法。通过观察和经验等方面不能够准确诊断出故障时，就需要全面诊断法，维修人员拆卸零部件，进行全面的分析和检查诊断故障。拆卸一些重要零部件，再安装很难达到原装质量，即平时所说的“汽车没跑坏反被修坏”。（3）仪器诊断法。通过先进仪器对汽车机械故障进行诊断，有些汽车厂商专门针对自己的产品设计了诊断仪器，也有很多通用仪器为多种车型设计。优点是不需要反复拆卸、迅速了解汽车各个工作单元的工作状态，准确地诊断出机械故障。（4）智能诊断法。智能是使用推理、学习和联想等手段通过知识解决问题。智能诊断技术是运用专家知识和人工智能等手段，将汽车机械零部件信息以及故障表象等信息输入计算机系统，由系统自动诊断，具有稳定性好和准确性高等特点。

3 汽车机械故障诊断故障树分析模型

传统的人工经验诊断法和仪器设备辅助诊断法存在较高的误差率，故障树分析法是对现代复杂系统设备故障进行诊断的安全可靠方法。故障树通过图形的方式表示事件之间的逻辑关系，数学模型的形式取决于故障树结构。

4 汽车机械故障诊断系统设计

使用汽车机械故障诊断系统，能够及时掌握汽车的运行动态，监测汽车的运行情况。当汽车发生机械故障时，迅速组织维修，将故障造成的损失和影响降到最低。软件开发框架结构设计和系统功能设计是系统设计的核心问题。软件开发框架提供了系统构件之间的依赖关系和控制流程，基于框架的开发技术能够使软件开发过程更规范、代码编写效率更高、运行期间更易于维护。本系统开发采用由Struts、 Spring和iBatis三个独立框架构成的SSi组合框架，该框架目前是J2EE领域应用最广泛的框架，框架结构如图1所示。

在图1所示的SSi框架结构中，Struts框架用于实现控制层，封装客户端的请求并调用业务层的Service 类；Spring 框架，支持可重用业务和数据访问对象，实现了类似Bean 的托管和整合等功能；iBatis框架用于实现数据持久层，通过DAO组件访问数据库。三个框架协同工作实现了完整的开发框架。

5 汽车机械故障的预防措施

任何机械零部件发生故障或异常，如果不能及时排除，不但会影响出行体验、影响货物运输，还可能由此引发更大的故障，导致行驶过程中危险事故出现，直接威胁到生命财产安全。但是，依据诊断和维修只是汽车发生机械故障时的应对策略，根本的解决办法还是预防措施。最有效的汽车机械故障预防措施具体包括以下几个方面：一是，把好汽车生产质量关。汽车的很多机械故障都与生产厂商有关，国家制定严格的生产标准，并采取有力措施监控汽车生产质量，在源头上控制汽车机械故障。二是，重视汽车维护保养。维修保养是防范汽车机械故障的有效路径，定期对汽车零部件状态进行排查，及时更换润滑油，定期检测各种情况，将机械故障控制在萌芽状态。三是，提高汽车驾驶技术。正确的驾驶操作，能够有效保护零部件，减少零部件磨损和疲劳损坏，减少离合器和变速箱等部件损坏，从而减少机械故障发生。四是，实施汽车报废制度。汽车如果超过了报废年限超期使用，各种机械零件老化，存在较大的安全隐患，故障维修费用显著提高。五是，动态监测零部件状态。基于物联网和人工智能技术，及时监测到机械故障。

参考文献：

[1] 吴春辉.汽车机械故障原因及诊断关键技术研究[J].时代汽车, 2018, 15(9): 149-150.

[2] 邱洁,冯茹 . 汽车机械故障原因与诊断分析[J]. 内燃机与配件, 2019, 40(10): 146-148.

[3] 郭伟东. 浅析汽车机械故障产生的原因及诊断方法[J].民营科技, 2018, 24(12): 91-92.

《基于故障树分析的汽车机械故障诊断模型及系统构建》来源：《电脑知识与技术》，作者：张士轩。

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