安全性是衡量汽车设计和制造水平的重要指标之一,而汽车制动性能的可靠性又可作为汽车安全性的重要评价指标。汽车制动过程中,受路面激励、制动器系统自激振动等因素的影响,制动器可能发出刺耳的噪声,对车辆的乘坐舒适性产生较大影响;另一方面,由于路况复杂以及驾驶员习惯,车辆经常面临长时间连续制动或紧急制动,造成制动器温度升高而使制动器性能发生衰退现象,严重时导致交通事故。汽车盘式制动器是由多零件组成的复杂耦合机械系统,包括制动盘、摩擦片、制动钳、分泵和油管等主要零部件。制动器作为汽车的减速系统和驻车系统,其可靠性对汽车的乘坐舒适性和行驶安全性至关重要。制动器热衰退以及其不稳定(路面激励、多次循环制动、摩擦)状态,都给汽车的乘坐舒适性和驾驶安全性带来考验。本课题围绕汽车盘式制动器系统强度退化、失效模式动态相关性以及其可靠性优化等问题,开展了以下研究工作:(1)针对存在强度退化和失效模式相关的复杂机械系统,建立了一种考虑系统强度退化的动态失效相关可靠性分析模型。首先针对系统强度退化过程中数据缺失问题,以产品疲劳寿命的P-S-N曲线估计特征参数,建立了Gamma过程条件下的系统强度退化模型;然后针对随机变量间相关关系不明显等问题,基于Vine Copula函数,建立了GAS框架下的动态Vine Copula模型,并利用非参数估计法进行动态参数估计以减小计算误差;最后利用该模型对具有多失效模式和动态相关性的串联机械系统可靠性进行了分析。(2)针对汽车盘式制动器系统振动,发出制动噪声,进而导致模态失效问题,本文基于可靠性分析的应力-强度干涉模型,采用拉丁超立方试验设计抽取样本点,并运用响应面法构建了代理模型,对样本数据进行了近似拟合,拟合得到了目标特征值阻尼比的二次响应面近似模型。最后运用F检验,对模型进行了方差分析,验证了该模型误差较小,具有较高的拟合精度,为汽车盘式制动器的参数优化提供了参考。(3)针对盘式制动器系统制动时迅速升温,发生热-机耦合失效问题,运用Abaqus有限元分析软件对模型进行了简化处理,求解得到了不同工况下制动盘的瞬态温度场和应力场云图,以及对制动盘最高闪温做了定义;基于第三章拉丁超立方试验获得的设计参数样本,计算得到了系统最大制动温升的响应值,利用BP神经网络设计了样本值的回归分析模型,对样本值进行非线性回归分析,得到神经网络各层的权值和阈值,拟合得到了制动器系统热-机耦合失效功能函数。(4)针对盘式制动器各失效模式动态相关失效以及参数优化问题,首先基于动态Vine Copula模型对制动器系统在1000h、2000h、3000h、4000h、5000h等不同时间点的可靠度进行计算,并通过Montr Carlo方法验证了该模型具有较高的精度;通过正交试验方法和BP神经网络算法,对该盘式制动器的系统参数进行了优化,并通过综合评分对制动器系统的失效模式进行了双目标优化,得到了制动器系统参数的最佳设计方案。最后将最优参数组合代入制动器系统动态相关失效模型,得到系统在初始时刻可靠度为0.9715,相比原设计方案提高了1.91%,达到了预期的优化效果。