学生姓名：陶陈阳

班生姓级：车辆2020-03班

指导教师：韩  健

毕设题目：车轮几何形状对车轮振动声辐射影响分析

一、概况

1.选题意义

车轮噪声辐射一方面给轨道交通的乘坐舒适性带来了负面影响，另一方面给很多城市带来了振动污染及噪声污染等问题。在城市轨道交通快速发展的同时，人们对轨道交通的乘坐舒适性和减振降噪提出了更高的要求。

控制噪声主要围绕声源、传播途径、接收者三个环节进行，从噪声源处治理噪声是最彻底的降噪措施。车轮是噪声辐射的主要部件之一，研究车轮对噪声的影响，对于噪声控制有着积极意义，对于轨道交通舒适性、环保性提升，满足可持续发展的技术指标有着重要参考价值。

车轮通常具有不同的几何形状，本论文研究车轮几何形状对振动声辐射的影响，对于车轮低噪声设计具有重要指导意义。

2.任务分解

第一部分 资料查阅及外文文献翻译                                    

（1）完成基本文献检索

（2）阅读外文文献并进行翻译

第二部分 不同几何结构车轮结构设计及图纸绘制                              

（1）查阅资料，学习车轮结构、辐板外形等相关设计知识，确定车轮结构变量

（2）根据所定变量，设计不同几何结构车轮并画出图纸

第三部分 不同几何形状车轮声辐射建模                                

（1）利用有限元理论进行车轮振动特性及振动响应计算

（2）利用边界元理论进行声辐射计算

第四部分 不同几何形状车轮对车轮振动声辐射影响分析                  

（1）根据模型及计算结果，分析不同几何形状下，车轮振动声辐射的变化

（2）整理分析结果并总结出不同几何形状车轮对车轮振动声辐射的影响

第五部分 毕业论文撰写并提交                                        

（1）严格按照毕业论文格式撰写

（2）及时提交

二、已完成工作

1.检索与本论文选题相关的文献，此外，通过查阅文献与资料，积极学习振动力学、结构动力学、声学计算、声辐射分析、车轮结构、有限元理论等方面的理论知识。总结本选题国内外研究现状。

2.完成一篇外文文献翻译，题为“Vibro-acoustic characterization of railway wheels”。该文献对铁路弹性与刚性车轮进行了振动与声学表征，并分析其声学特性。

图1 外文文献翻译

3.基于大量资料以及现有车轮图纸，以CRH2动车组拖车车轮为研究对象，考虑不同几何参数，完成五种不同几何形状车轮设计与建模。

图2 五种不同几何形状车轮三维剖面图

4.完成直辐板车轮声辐射预测模型建模。包括基于有限元法完成直辐板车轮的振动特性计算，基于模态叠加法完成各种振动响应计算，以及基于边界元法完成声辐射功率计算。本计算过程采用Hypermesh、Ansys以及声学计算软件进行联合仿真。

图3 车轮1-50阶固有频率

图4 车轮部分模态振型（0节圆）

图5 车轮部分模态振型（1节圆）

图6 单位力激励下的振动响应（踏面）

图7 单位力激励下的振动响应（轮辋）

图8 轮轨力激励下的振动响应

图9 车轮噪声的窄带频谱特性

5.完成毕业论文前两章的全部内容及第三章部分内容的撰写

图10 论文部分内容

三、下一步工作计划

1.按照与直辐板车轮计算相同的思路，对其他几何形状车轮建立振动声辐射计算模型。                                                        

2.根据计算结果，分析并总结出不同几何形状车轮对车轮振动声辐射的影响，并将结果整理至论文中，完成毕业论文剩余部分的撰写。    

3.根据指导老师意见，对论文进行勘误、修改。规范图纸，整理成果材料，准备毕业论文答辩。

问题一：“几何形状”是一个很大的概念，但是你的论文主要是对车轮进行辐板形状的修改，这只是车轮几何形状中的一个部分。有考虑其他决定几何形状的因素吗？

回答：我现有的设计里有考虑到相同型式辐板的不同半径车轮，以车轮本身的大小形状作为变量。其次我后续也会考虑到其他一些改变几何形状的因素，比如车轮开孔等。

问题二：你的研究对象是动车组车轮，但是你设计的其中一个车轮采用的是375mm的半径，这是否合理？

回答：我在设计这个车轮时过于经验主义了，没有严格与现有车轮进行比对，导致出现了不合理的车轮半径。后续我会进行更改，将其半径修改为460mm，使其符合实际设计情况。

自毕设开题之后，已经过去四个多月了。这段时间里，得益于韩健老师和学长自始至终耐心的指导，我收获良多。在科研能力方面，我具备了一定的自主检索文献并进行学习、分析、总结的能力；理论知识方面，我学习了许多振动力学、结构动力学、声学方面的知识；软件操作方面，我能够更加熟练地操作Ansys，并且学会了Hypermesh以及声学计算软件的操作方法，对其联合仿真也积累了许多实操经验；论文工作方面，我对论文选题有了更加深刻的理解，对计算思路有了更加清晰的认知；工作汇报方面，我开始对细节与规范投入更多关注。

同时，这段经历也让我认识到自己的诸多不足，认识到自己所学的知识，所掌握的技能，在漫无边际的学术海洋面前，只是一粒渺小的沙子。正所谓“学海无涯苦作舟”，无论是在毕业设计中，还是在未来的科研或是工作中，都要不断学习，刻苦努力。

再一次感谢韩健老师以及学长的悉心指导，感谢答辩评委老师宝贵的意见。接下来的日子，我会更加严格地要求自己，以中期检查为新的开始，积极学习，锐意进取，不辜负这一段宝贵的回忆。