Bài giảng Rung và ồn trên ô tô - Nguyễn Thanh Quang

MÔN HỌC CAO HỌC
RUNG VÀ ỒN TRÊN Ô TÔ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN
11 - 2015
GV: TS. Nguyễn Thanh Quang
air-bornestructur
e-borne
structur
e-borne
1
Chương 1 GIỚI THIỆU VỀ ỒN RUNG TRÊN Ô TÔ
1.1 Các khái niệm về rung động và tiếng ồn trên xe
1.2 Đặc tính của rung động và tiếng ồn trên xe
1.3 Khái niệm về đường truyền 
Chương 2 CƠ SỞ CỦA RUNG VÀ ỒN TRÊN Ô TÔ
2.1 Phương trình tổng quát nghiêncứu rung ồn trên ô tô
2.2 Nguồn gây ồn rung 
2.3 Cơ sở của rung động
2.3.1 Dao động điều hòa
2.3.2 Dao động của hệ một bậc tự do
2.3.3 Dao động của hệ nhiều bậc tự do
2.4 Cơ sở của ồn
2.4.1 Các đặc trưng cơ bản của âm thanh
2.4.2 Các nguồn phát xạ âm
2.4.3 Sự truyền âm
2.4.4 Hệ số hấp thu âm
2.4.5 Đặc trưng âm trong khoang kín
Chương 3 RUNG VÀ ỒN TRÊN HỆ THỐNG KHUNG GẦM Ô TÔ
3.1 Các khái niệm
3.2 Rung và ồn từ động cơ
3.2.1 Lý thuyết xác định lực kích thích từ chân máy
3.2.2 Đo xác định lực kích thích từ chân máy
3.2.3 Nguồn rung ồn từ động cơ
3.3 Rung ồn từ hệ thống nạp
3.4 Rung ồn từ hệ thống xả
3.5 Các nguồn gây rung ồn hệ thống truyền lực (HTTL)
NỘI DUNG
Chương 4 RUNG VÀ ỒN TRÊN HỆ THỐNG 
THÂN VỎ XE
4.1 Phân tích cấu trúc thân vỏ xe
4.2 Xây dựng mô hình toán thân vỏ xe
Chương 5 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO VÀ PHÂN 
TÍCH RUNG ỒN TRÊN Ô TÔ
5.1 Cơ sở của quá trình đo
5.2 Nguyên lý đo
5.3 Phân tích sơ đồ nguyên lý đo
5.4 Phân tích số liệu đo
Chương 6 CÁC GIẢI PHÁP GIẢM RUNG ỒN 
TRÊN Ô TÔ
6.1 Giải pháp chủ động
6.2 Giải pháp thụ động
6.3 Cơ sở khoa học của một số biện 
pháp chính giảm ồn rung trên xe
TÀI LIỆU THAM KHẢO
2
 CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU VỀ RUNG VÀ ỒN TRÊN Ô TÔ
1.1 Các khái niệm về rung động và tiếng ồn trên xe 
Khi động cơ làm việc, ô tô chạy trên đường, các chi tiết của ô tô sẽ bị rung động và gây ra tiếng ồn. 
Tiếng ồn ô tô gây ảnh hưởng không tốt cho cả người trong xe và môi trường bên ngoài xe. 
Tác hại của tiếng ồn
+ Đối với cơ quan thính giác và thính lực
Khi chịu tác dụng của tiếng ồn lặp lại nhiều lần, thính giác và thính lực không còn khả 
năng phục hồi hoàn toàn về trạng thái bình thường được và sẽ gây ra thoái hóa và dần dần sẽ phát 
triển thành những biến đổi có tính chất bệnh lý gây về cơ quan thính giác (gây ra bệnh điếc nghề 
nghiệp) và thính lực (không có cảm giác về mùi vị).
+ Đối với hệ thần kinh trung ương 
Tiếng ồn cường độ trung bình và cao gây kích thích mạnh đến hệ thần kinh trung ương 
gây đau đầu, chóng mặt, cảm giác sợ hãi, hay bực tức, trạng thái tâm thần không ổn định, trí nhớ 
giảm sút...
+ Đối với hệ thống chức năng khác của cơ thể 
Ảnh hưởng xấu đến hệ thống tim mạch, gây rối loạn nhịp tim. Làm giảm bớt sự tiết dịch 
vị, ảnh hưởng đến co bóp bình thường của dạ dày. Làm cho hệ thống thần kinh bị căng thẳng liên 
tục có thể gây ra bệnh cao huyết áp.
Tác hại của rung động
Khi cường độ rung động lớn và thời gian tác dụng lâu sẽ gây khó chịu cho cơ thể. Những 
rung động có tần số thấp nhưng biên độ lớn thường gây ra sự lắc xóc cơ thể gây ra mệt mỏi nhanh 
chóng và gây ra những tác hại cho sức khỏe con người. Rung động lâu ngày gây nên các bệnh đâu 
xương khớp, làm viêm các hệ thống xương khớp. Đối với phụ nữ, nếu làm việc trong điều kiện bị 
rung động nhiều sẽ gây bệnh dẫn đến tình trạng vô sinh. 3
 CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU VỀ RUNG VÀ ỒN TRÊN Ô TÔ
1.1 Các khái niệm về rung động và tiếng ồn trên xe 
Chia tác hại của tiếng ồn làm 4 mức độ [45], [46]:
- Độ 1: Nguy hiểm, mất khả năng giao tiếp, điếc vĩnh viễn.
- Độ 2: Gây rối loạn chức năng và gây bệnh (stress, điếc có thể hồi phục).
- Độ 3: ảnh hưởng đến khả năng lao động (stress, giảm kỹ năng thao tác và giao 
tiếp, mất ngủ).
- Độ 4: ảnh hưởng đến chất lượng cuộc sống (mất sự yên tĩnh cá nhân, cản trở 
sự giao tiếp, giảm thính lực). 4
 CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU VỀ RUNG VÀ ỒN TRÊN Ô TÔ
1.1 Các khái niệm về rung động và tiếng ồn trên xe 
Ngưỡng nghe của con người theo tần số và mức áp suất âm5
 CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU VỀ RUNG VÀ ỒN TRÊN Ô TÔ
1.1 Các khái niệm về rung động và tiếng ồn của xe 
Ồn ngoài: Một phần năng lượng tiếng ồn từ ô tô phát ra môi trường xung 
quanh (exterior noise). Tiếng ồn ngoài của ô tô là nguyên nhân chủ yếu 
của tiếng ồn giao thông tại các đô thị và các vùng lân cận. 
Ồn trong: Một phần năng lượng tiếng ồn được truyền vào không gian 
bên trong xe khi không gian này được đóng kín (interior noise). 
Ồn trong là tổng hợp của rất nhiều nguồn ồn và rung động, qua các 
đường truyền khác nhau tạo ra sự biến thiên áp suất không khí, gây tiếng 
ồn trong khoang xe. 
Hai khái niệm về rung động và tiếng ồn của xe 
6
 CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU VỀ 
RUNG VÀ ỒN TRÊN Ô TÔ
1.2 Đặc tính của rung 
động và tiếng ồn trên xe 
Khác
Rung ồn xe Ô tô 
Rung độngĐộ ồn Tiếng động
Lốp
Ồn trong Ồn ngoài Từ hành khách
Động cơ Bánh xe
HT treo ô tô
Gió Khác
Khung vỏ
Kiểu dáng Cộng hưởng
Chân 
máy
Động cơ
Lắp đặt HHTL
 Sơ đồ đặc tính của rung động 
và tiếng ồn trên xe
7
 CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU VỀ RUNG VÀ ỒN TRÊN Ô TÔ
 Đặc tính ồn rung và đường truyền
1.2 Đặc tính của rung động và tiếng ồn trên xe 
8
 CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU VỀ RUNG VÀ ỒN TRÊN Ô TÔ
1.3 Khái niệm về đường truyền rung động và tiếng ồn của xe 
Hai đường truyền gây ra ồn trong: 
- Theo đường không khí (air-borne): Tiếng ồn truyền trực tiếp từ các nguồn phát 
tiếng ồn vào không khí.
- Theo đường truyền cơ - âm học (structure-borne): Do kích thích từ rất nhiều 
nguồn làm các tấm vỏ xe sẽ liên tục rung động, phát tiếng ồn. [31], [62]
Hai phương pháp phân tích: 
- PP trực tiếp: Thí nghiệm
- PP gián tiếp: Phân tích đường truyền
9
2.1 Phương trình tổng quát nghiên cứu rung ồn trên xe
Thu nhận
Nguồn 
rung ồn
• Ồn
• Rung =
X
Động lực
học
=
X
Lực kích 
động
=
X
Tình trạng 
xấu 
Các tải trọng:
• Cấu trúc
• Âm thanh
Đặc tính 
hệ thống
• Cấu trúc
• Âm thanh
!
{Y} = [H] {F}
Đo được
Đường 
truyền
- Phân tích
- Đo được
1) Nguồn ồn rung
Các nguồn ồn rung đều do 
các kích thích gây ra. 
3) Thu nhận
Con người cảm nhận 
được hai đặc trưng là 
“rung” và “ồn”.
2) Sự lan truyền
Ồn rung được lan truyền 
trong môi trường truyền 
ngay trong bản thân cấu 
trúc xe và môi trường 
không khí trong khoang xe. 
 CHƯƠNG 2 
CƠ SỞ CỦA RUNG VÀ ỒN TRÊN Ô TÔ
10
2.1 Phương trình tổng quát nghiên cứu rung ồn trên xe
 CHƯƠNG 2 
CƠ SỞ CỦA RUNG VÀ ỒN TRÊN Ô TÔ
{Y} - Rung động:
− Dao động điều hòa
− Dao động của hệ 1 bậc tự do
− Dao động của hệ nhiều bậc tự do
{Y} - Ồn:
− Sóng âm: Tần số, biên độ, chu kỳ vận tốc truyền
− Mức áp âm (dB)
− Công suất âm (W) 11
2.1 Phương trình tổng quát nghiên cứu rung ồn trên xe
 CHƯƠNG 2 
CƠ SỞ CỦA RUNG VÀ ỒN TRÊN Ô TÔ
{H} – Hàm truyền:
− Rung động truyền trong cấu trúc xe?
− Sự tổn hao công suất của âm truyền trong không khí?
12
2.1 Phương trình tổng quát nghiên cứu rung ồn trên xe
 CHƯƠNG 2 
CƠ SỞ CỦA RUNG VÀ ỒN TRÊN Ô TÔ
{F} – Lực kích thích:
− Có bao nhiêu nguồn gây rung động? Ở đâu?
− Có bao nhiêu nguồn gây ồn? Ở đâu?
13
2.2 Nguồn gây rung ồn trên xe
 CHƯƠNG 2 
CƠ SỞ CỦA RUNG VÀ ỒN TRÊN Ô TÔ
 Những bộ phận nào gây ra rung ồn trên ô tô?
14
Theo thống kê chi tiết, có 17 nguồn chính gây ra ồn rung trên xe: 
(1) Khu vực cánh quạt làm mát động cơ; (2) Hệ thống nạp của động cơ; (3) Động cơ; (4) Hệ thống ly hợp; 
(5) Hộp số; (6) Trục các đăng; (7) Hệ thống ống xả; (8) Cụm cầu sau; (9) Bánh xe dự phòng (hệ thống phụ 
trợ); (10) Hệ thống phanh; (11) Hệ thống lái; (12) Hệ thống thùng dầu; (13) Hệ thống bánh xe sau; (14) Hệ 
thống treo; (15) Tiếng ồn khí động (Không khí đập vào kính trước, kính cạnh, thân vỏ xe làm rung động 
thân vỏ xe gây ồn; Luồng khí khí rối phía sau làm biến thiên áp suất và gây ra rung vỏ xe và tạo nên tiếng 
ồn); (16) Tiếng ồn do lắp ghép (Mối ghép giữa các cụm tổng thành, các chi tiết cơ khí, cao su; Kính 
trước xe, kính hai bên sườn xe, ghế ngồi); (17) Tiếng ồn từ nguồn khác: Máy phát điện, bơm trợ lực lái, 
điều hoà không khí, hành khách nói chuyện trong khoang xe.
Theo thống kê tổng quát, các nguồn ồn rung trên ô tô được tập hợp thành 4 
nhóm tổng quát gồm: (1) Nguồn ồn rung từ động cơ và các cụm thuộc động cơ; 
(2) Nguồn ồn rung từ khu vực hệ thống truyền lực và khung gầm; (3) Nguồn ồn 
rung từ bánh xe; (4) Nguồn ồn rung khí động học.
 Có bao nhiêu nguồn 
gây ra rung ồn trên 
ô tô?
2.2 Nguồn gây rung ồn trên xe
 CHƯƠNG 2 
CƠ SỞ CỦA RUNG VÀ ỒN TRÊN Ô TÔ
15
* Tiếng ồn từ động cơ:
1- Tiếng ồn do quá trình cháy: Do áp suất khí 
cháy biến thiên trong xy lanh (sóng nổ) truyền 
vào khoang hành xe.
2- Tiếng ồn cơ khí từ động cơ: Tiếng gõ pít tông, 
con đội, đóng mở xu páp, sự chuyển động dồn 
dập của xu páp với lò xo xu páp; cơ cấu dẫn 
động xu páp (xích cam, bánh răng), bạc trục 
khuỷu mòn.
3- Tiếng ồn hệ thống nạp: Phát sinh chủ yếu khi 
dòng khí nạp đi qua các cửa nạp, phụ thuộc vào 
cấu tạo bộ lọc gió, đường kính và chiều dài ống 
nạp.
4- Tiếng ồn xả: Tiếng ồn xả chiếm phần lớn tiếng 
ồn động cơ. Khí xả từ động cơ có áp suất vào 
khoảng 294490 kPa, làm cho không khí giãn nở 
tức thời và gây ra những tiếng nổ lớn [17]. 
5- Tiếng ồn quạt: Do các cánh quạt cắt không khí 
hoặc do xoáy không khí sinh ra phía sau các cánh 
quạt của hệ thống làm mát nước, máy phát điện, 
của hệ thống điều hoà không khí.
(1) Động cơ và các hệ thống nạp, thải
* Rung động từ động cơ:
1- Dao động của mô men xoắn: Do quá
trình cháy trong xi lanh động cơ xảy ra
trong mỗi xy lanh sau 1/4 hoặc 1/2 chu
trình làm việc của động cơ, sinh ra dao
động của mô men xoắn.
2- Sự mất cân bằng của động cơ: Các
lực và mô men của lực quán tính của
tính chuyển động tính tiến và chuyển
động quay chưa được cân bằng và lực
ngang N gây ra mô men lật động cơ.
3- Do tính chất xung: của quá trình nạp,
thải khí của động cơ tạo ra rung động.
2.2 Nguồn gây rung ồn trên xe
 CHƯƠNG 2 
CƠ SỞ CỦA RUNG VÀ ỒN TRÊN Ô TÔ
16
(2) Hệ thống truyền lực
Rung động và tiếng ồn từ hệ thống truyền lực do:
1- Mất cân bằng của kết cấu ly hợp sinh ra rung động
2- Do quá trình ăn khớp bánh răng ở hộp số, mà chủ yếu hệ số trùng 
khớp của bánh răng thấp (hệ số trùng khớp xác định bằng số lượng 
các răng ăn khớp động thời), do ma sát ổ bi hộp số, v.v
3- Do sự không cân bằng (tĩnh và động) của trục các đăng và các 
bán trục; do sai lệch góc khớp các đăng; do độ đảo lớn của bề mặt 
mặt bích nối các đăng v.v
4- Do khe hở ăn khớp của vi sai bộ truyền lực chính không đúng gây 
ra va đập, rung động và tiếng ồn.
2.2 Nguồn gây rung ồn trên xe
 CHƯƠNG 2 
CƠ SỞ CỦA RUNG VÀ ỒN TRÊN Ô TÔ
17
(3) Tiếng ồn từ lốp xe [17]
1- Sự đồng đều của lốp:
+ Mất đồng đều về phân bố khối lượng, sinh ra mất cân bằng bánh xe (cả tĩnh và động). Cân bằng 
bánh xe là cân bằng của cụm bánh xe gồm vành xe có gắn lốp.
+ Mất đồng đều về kích thước, còn gọi là độ đảo của lốp và bánh xe, bao gồm cả độ đảo hướng kính 
và độ đảo mặt đầu bánh xe.
+ Mất đồng đều về độ cứng: Khi lốp xe chịu tải trọng, nó biến dạng và hoạt động giống như một lò 
xo. Bề mặt lốp, cạnh lốp, lớp bố, lớp đai và các vật liệu khác cấu tạo nên lốp bị nén không đều quanh 
chu vi lốp nên độ cứng của lốp không đều.
Kết quả là khi quay, lốp chịu một dao động khó nhận thấy theo phương biến dạng. Dao 
động của lốp thay đổi có chu kỳ theo lực tác dụng từ mặt đường. Lực này gồm 3 thành phần: lực 
hướng kính - lực thẳng đứng từ mặt đường hướng vào tâm lốp (song song với bán kính lốp); lực nằm 
ngang - lực tác dụng song song với trục bánh xe; và lực kéo - lực nằm ngang tác dụng song song với 
hướng chuyển động của lốp.
2- Tiếng ồn hoa lốp: (còn gọi là tiếng ồn do tương tác giữa lốp với mặt đường): thường dễ nhận thấy 
ở những xe có hoa lốp kiểu vấu hay kiểu khối, khi xe chạy tốc độ cao trên mặt đường nền cứng như 
nhựa, bê tông. Nguyên nhân là do hiệu ứng bơm khí của hoa lốp. Khi lốp lăn trên mặt đường, không 
khí bị kẹp trong các rãnh của hoa lốp và bị nén khi các phần hoa lốp đó tiếp xúc với mặt đường. Khi 
lốp lăn, không khí nén sau đó được giải phóng khỏi các rãnh trên mặt lốp và giãn nở tạo ra tiếng ồn.
2.2 Nguồn gây rung ồn trên xe
 CHƯƠNG 2 
CƠ SỞ CỦA RUNG VÀ ỒN TRÊN Ô TÔ
18
(4) Tiếng ồn khí động
Tiếng ồn sinh ra do tương tác giữa luồng 
không khí với các bề mặt bên ngoài của vỏ xe. 
Khi luồng khí đi qua các phần lồi lõm trên mặt 
vỏ xe sẽ sinh ra khí rối phía sau chúng, biến 
thiên áp suất của khí rối làm rung vỏ xe và tạo 
ra tiếng ồn [31].
Tiếng ồn khí động có thể xẩy ra ở bất kỳ vùng 
nào của vỏ xe. Bốn vùng chính có ảnh hưởng 
nhiều nhất đến tiếng ồn trong khoang ca bin: 
kính trước, nóc xe, kính sau và hai bên sườn 
xe [17].
(5) Tiếng ồn cơ cấu phụ trợ [17]
Tiếng ồn do sự hoạt động của các thiết bị phụ trợ 
phát ra khi chúng làm việc. Các thiết bị phụ trợ: máy 
phát điện, bơm trợ lực lái, điều hoà không khí, v.v
Các vùng của vỏ xe ảnh hưởng nhiều từ 
tiếng ồn khí động.
2.2 Nguồn gây rung ồn trên xe
 CHƯƠNG 2 
CƠ SỞ CỦA RUNG VÀ ỒN TRÊN Ô TÔ
19
(6) Tiếng ồn do rung động vỏ xe
Khi ô tô hoạt động sẽ liên tục nhận được kích thích gây rung động từ động cơ, hệ 
thống truyền lực, lốp xe, mấp mô mặt đường, v.v Những kích động này truyền 
qua các liên kết khớp nối, hệ thống treo đến khung vỏ xe gây nên rung động và 
các tải trọng uốn, xoắn và tải quán tính. Rung động của vỏ xe đến mức độ nhất 
định (về biên độ, tần số) sẽ phát tiếng ồn vào khoang xe (đường truyền cơ - âm 
học). Khi tần số kích thích trùng với tần số riêng của vỏ xe, biên độ rung động 
tăng lên bất thường làm cho mức độ ồn rung sẽ tăng cao. Điều này rất dễ xẩy ra 
trong quá trình vận hành của ô tô vì khung vỏ ô tô là một cấu trúc phức tạp gồm 
nhiều tấm, mảng có nhiều tần số riêng, đồng thời dải tần số của các nguồn kích 
thích làm rung vỏ xe rất rộng [31]. Tiếng ồn do rung của vỏ xe, vì thế liên quan 
chặt chẽ với cấu trúc của vỏ và kích thích rung động mà nó nhận được. 
2.2 Nguồn gây rung ồn trên xe
 CHƯƠNG 2 
CƠ SỞ CỦA RUNG VÀ ỒN TRÊN Ô TÔ
20
 CHƯƠNG 2 
CƠ SỞ CỦA RUNG VÀ ỒN TRÊN Ô TÔ
Nhận xét
1. Rung động và tiếng ồn là hiện tượng phức tạp, có hàng trăm loại rung động khác nhau
trên xe.
2. Cường độ rung và ồn trên xe tỷ lệ thuận với vận tốc quay của động cơ hoặc vân tốc xe
chạy.
3. Rung động và ồn trên xe khác nhau sẽ khác nhau và các nguồn rung động có phạm vi
tần số khác nhau.
4. Sử dụng phương pháp số để mô hình hóa các rung động và ồn trên xe, thông thường
là phương pháp phần tử hữu hạn (FEM), phương pháp phần tử biên (BEM), PP phân
tích thống kê năng lượng (SEA), phân tích đường truyền (TPA).
5. Việc đánh giá rung động xe và ồn cần được tiến hành cả khách quan và chủ quan. Các
nguồn rung ồn bình thường (động cơ, HTTL) và nguồn bất thường như cửa đóng
không chặt
6. Có thể sử dụng công nghệ hiện đại để giảm rung và tiếng ồn trong xe: Cách âm và sử
dụng vật liệu hấp thụ âm, tăng cứng cho các tấm panel sườn xe, sàn, nóc xe.
21
Cường độ âm thanh của 
các nguồn kích thích
Kích thích lực Nguồn phát tiếng ồn
Cường độ âm thanh 
ở vị trí đầu người ngồi
Sóng âm thanh 
trong vỏ xe; cộng 
hưởng âm thanh
Tiếng ồn xuyên 
tấm ngăn, vách ngăn vỏ xe
Sự hấp thụ của các tấm, 
vách ngăn
Phát xạ của các tấm vỏ xe, 
Phản xạ âm thanh của tấm vỏ
Rung động của vỏ xe, 
cộng hưởng kết cấu
1 2 n I II N
 CHƯƠNG 2 
CƠ SỞ CỦA RUNG VÀ ỒN TRÊN Ô TÔ
Nhận xét
22
 CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ RUNG VÀ ỒN TRÊN Ô TÔ
2.3 Cơ sở của rung động
2.3.1 Da ... ín hiệu dao động sang các dạng tín hiệu khác dễ 
dàng lưu trữ và xử lý hơn (tín hiệu điện). Đầu đo 
dao động có nhiều loại, thường được phân loại 
theo đại lượng dao động đo được trực tiếp chưa 
qua các phép biến đổi vi, tích phân (gia tốc, vận 
tốc, chuyển vị), theo phương pháp đo (tiếp xúc 
hay không tiếp xúc) hoặc theo nguyên lý làm 
việc. Các hệ thống đo dao động trong công 
nghiệp cũng như trong phòng thí nghiệm, có ba 
loại đầu đo thường gặp đó là đầu đo gia tốc tiếp 
xúc kiểu gốm áp điện (piezoelectric 
accelerometer), đầu đo vận tốc tiếp xúc kiểu địa 
chấn (velocity transducer) và đầu đo chuyển vị 
không tiếp xúc kiểu dòng điện xoáy (eddy current 
proximity probe). Trong thí nghiệm sử dụng loại 
đầu đo gia tốc tiếp xúc kiểu gốm áp điện
Sơ đồ cấu tạo đầu đo gia tốc kiểu gốm áp điện B&K 4384 [28]
Đầu đo gia tốc tiếp xúc kiểu gốm áp điện làm việc dựa trên hiệu 
ứng áp điện. Một số vật liệu như thạch anh, gốm áp điện, 
BaTiO3, muối xecnhet, khi phải chịu áp lực lên bề mặt thay đổi 
thì sẽ sinh ra lượng điện tích biến thiên theo quy luật của áp lực. 
Những vật liệu có tính chất như vậy có thể được sử dụng để 
chuyển tín hiệu rung động (áp lực) thành tín hiệu điện (điện tích). 
Đầu đo được gắn trực tiếp lên vị trí cần đo. Toàn bộ vỏ đầu đo 
và khối lượng M đóng vai trò vật nặng dao động theo điểm gắn 
đầu đo, phần tử áp điện làm từ vật liệu áp điện (gốm áp điện) 
được mạ bạc hai mặt, đóng vai trò như một lò xo chịu tác động 
của vật nặng. Trong quá trình dao động, lượng điện tích trên hai 
bản mặt phần tử áp điện luôn tỷ lệ tuyến tính với áp lực tác dụng 
lên nó, tức là tỷ lệ thuận với gia tốc dao động. 
Khi phần tử áp điện bị va đập bởi khối đập với 
lực biến thiên, trên bề mặt của nó xuất hiện các 
điện tích. Các điện tích này trở thành tín hiệu 
tương ứng với lực (gia tốc) va đập. 
Chuyển đổi sơ cấp: Chuyển đổi sơ cấp là thiết bị thực hiện một quan hệ hàm đơn trị tuyến tính
giữa đại lượng vào (không điện) thành một đại lượng ra (đại lượng điện) với một độ chính xác
nhất định. Bộ chuyển đổi gọi là đầu đo (cảm biến, sensor).
 CHƯƠNG 5 : CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO VÀ PHÂN TÍCH RUNG VÀ ỒN TRÊN Ô TÔ
5.3 Phân tích sơ đồ nguyên lý đo 
60
Đầu đo ồn (microphone)
Đầu đo ồn (microphone) có nhiều loại, thông dụng là 
các loại sau đây:
Microphone tụ điện gồm một màng mỏng giữ vai trò 
như một bản của tụ điện. Khi màng mỏng dao động do 
áp suất âm gây ra làm thay đổi điện dung và được 
chuyển đổi thành tín hiệu điện. Thiết bị này đòi hỏi một 
nguồn điện 1 chiều phân cực cao, màng mỏng dễ hỏng 
và chịu ảnh hưởng bất lợi của độ ẩm. Nhưng chúng có 
đáp ứng tần số cao tốt, ổn định và chịu được trong môi 
trường có áp suất, nhiệt độ cao.
Microphone áp điện gồm một tinh thể gốm áp 
điện đặt sau màng rung hoạt động như vật hút 
lực. Khi áp suất tác động lên màng rung làm 
biến dạng thạnh anh do đó sinh ra tín hiệu 
điện. Kiểu microphone này hoạt động tin cậy, 
có điện dung cao và dải động tốt, không cần 
nguồn điện phân cực. Nhưng đáp ứng tần số 
và làm việc trong môi trường có nhiệt độ cao 
kém.
Microphone điện động sinh ra tín hiệu điện bằng cách 
dịch chuyển một cuộn dây nhỏ được nối với màng rung 
trong từ trường. Do nó có trở kháng thấp nên có thể nối 
bằng dây dài nhưng không được dùng ở gần các thiết 
bị sinh ra từ trường
Cấu tạo của micrô 
kiểu điện dung
Nguyên tắc chuyển đổi sơ cấp 
khi đo ồn kiểu điện dung dựa 
trên sự tác động tương hỗ giữa 
hai điện cực tạo thành một tụ 
điện. Điện dung của tụ điện thay 
đổi dưới tác dụng của đại lượng 
vào. Biến thiên của áp suất 
không khí làm rung màng rung, 
dẫn đến làm thay đổi khe hở 
không khí giữa màng rung và 
tấm sau của tụ điện làm thay đổi 
điện dung của nó. Hình mô tả 
kết cấu của một micro kiểu điện 
dung [27]
 CHƯƠNG 5 : CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO VÀ PHÂN TÍCH RUNG VÀ ỒN TRÊN Ô TÔ
5.3 Phân tích sơ đồ nguyên lý đo 
61
Bộ biến đổi tương thích
Bộ biến đổi tương thích có chức 
năng khuếch đại, biến đổi tín hiệu điện do 
các đầu đo chuyển đến thành dạng phù 
hợp hơn với việc truyền dẫn, hiển thị và 
lưu trữ. Tín hiệu điện do các đầu đo 
chuyển đến là tín hiệu tương tự, thường có 
công suất nhỏ. Để thuận tiện cho việc 
truyền dẫn và hiển thị, bộ biến đổi tương 
thích sẽ tiến hành khuếch đại, lọc nhiễu,... 
trước khi đưa sang thiết bị hiển thị hoặc số 
hoá để đưa sang thiết bị lưu trữ.
Thiết bị lưu trữ và phần mềm xử lí
Thiết bị lưu trữ tín hiệu số ổ đĩa cứng của máy 
tính. Thông qua giao diện giữa bộ biến đổi 
tương thích và máy tính, tín hiệu số dạng điện 
áp sẽ được ghi lên đĩa cứng. Công việc ghi tín 
hiệu lên đĩa cứng này được thực hiện bởi trình 
điều khiển của bộ biến đổi tương thích được cài 
sẵn trên máy tính. 
Phần mềm xử lý và phân tích tín hiệu dao động 
được cài đặt trong máy tính, thực hiện việc lưu 
trữ, hiển thị tín hiệu lên màn hình. Ngoài ra phần 
mềm này thường có rất nhiều chức năng liên 
quan đến xử lý tín hiệu như lọc, phân tích tần 
số, tích phân, tính trung bình, phân tích phổ với 
tháng tuyến tính và thang lô ga rít (quảng tám) 
v.v. để đưa ra những đặc trưng rung động quan 
tâm. Phần mềm xử lí và phân tích tín hiệu dao 
động có thể được cung cấp cùng hoặc làm việc 
độc lập với hệ thống đo rung động.
 CHƯƠNG 5 : CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO VÀ PHÂN TÍCH RUNG VÀ ỒN TRÊN Ô TÔ
5.3 Phân tích sơ đồ nguyên lý đo 
62
Khuyếch đại
Chức năng của bộ khuyếch đại:
Biến đổi trở kháng
Khuyếch đại tín hiệu
Chuyển tín hiệu ra với độ nhạy phù hợp với thiết bị đo
Bộ lọc tín hiệu
Để xuất tín hiệu theo phổ, thiết bị đo thường sử dụng các bộ lọc 
tần số với thang đo tần số tuyến tính hoặc lôgarit. Đặc trưng của 
mỗi bộ lọc là băng thông (độ rộng) tần số B = f2 - f1 với tần số trung 
tâm của dải được lấy là tần số trung bình nhân f0 (Hz)
210 fff 
Bộ tính toán tách tín hiệu và thời gian trung bình
Bộ tính toán tách tín hiệu có mục đích nhằm biến đổi tín hiệu đến mức 
có thể hiển thị được trên màn hình. Ngoài ra, do tín hiệu vào có thể 
thay đổi, suy giảm bất thường làm cho tín hiệu ra liên tục biến thiên nên 
trong khối này cần phải có bộ tính toán mức tín hiệu theo thời gian 
trung bình.
 CHƯƠNG 5 : CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO VÀ PHÂN TÍCH RUNG VÀ ỒN TRÊN Ô TÔ
5.3 Phân tích sơ đồ nguyên lý đo 
63
− Các thông số của tín hiệu đo thường là các tín hiệu thay đổi theo thời gian, ký hiệu là 
x(t) và được chia làm 2 loại: Tín hiệu không ngẫu nhiên và tín hiệu ngẫu nhiên, trong 
đó tín hiệu không ngẫu nhiên chỉ là trường hợp riêng của tín hiệu ngẫu nhiên. Tín 
hiệu ngẫu nhiên là tín hiệu mà giá trị của nó tại mỗi thời điểm là đại lượng ngẫu 
nhiên, là một hàm ngẫu nhiên theo thời gian.
− Các tính chất quan trọng của tín hiệu ngẫu nhiên là tính dừng và tính êrgôdic của tín 
hiệu ngẫu nhiên dừng. Một tín hiệu ngẫu nhiên dừng êrgôdic là tín hiệu ngẫu nhiên 
dừng mà bất kỳ đặc trưng thống kê nào nhận được bằng cách lấy trung bình theo 
tập hợp tất cả các thể hiện có thể có tại một thời điểm (ví dụ t1) đều bằng đặc tính 
thống kê đó khi lấy trung bình theo khoảng thời gian đủ lớn (T) từ một thể hiện duy 
nhất của tín hiệu ngẫu nhiên dừng đó.
− Do vậy khi đo một tín hiệu ngẫu nhiên để phân tích, thường phải kiểm tra tính dừng, 
tính êrgôdic của tín hiệu đo được. Nếu tín hiệu là tín hiệu dừng, êrgôdic thì phép đo 
chỉ cần xét một thể hiện duy nhất và lấy trung bình theo khoảng thời gian T đủ lớn 
thay cho việc lấy trung bình theo tập hợp nhiều thể hiện tại một thời điểm, điều mà 
trong thực tế đo lường rất khó thực hiện bởi khi đo thường chỉ nhận được một thể 
hiện của tín hiệu ngẫu nhiên x(t). Cách kiểm tra điều kiện đủ để tín hiệu ngẫu nhiên 
dừng êrgôdic được xét theo kỳ vọng toán, phương sai và hàm tương quan của 
chúng [3]. Theo đó, trong thực tế các tín hiệu ngẫu nhiên phần lớn đều thoả mãn 
điều kiện dừng, êrgôdic.
 CHƯƠNG 5 : CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO VÀ PHÂN TÍCH RUNG VÀ ỒN TRÊN Ô TÔ
5.4 Phân tích số liệu đo
64
Khi đo rung
- Mức của tín hiệu rung động theo thời gian 
có thể biểu diễn theo nhiều cách khác nhau, 
(hình 4.5) [51]. Để xác định biên độ dao 
động so với trạng thái cân bằng người ta 
dùng các giá trị mức đỉnh hoặc mức đỉnh 
toàn phần. Khi cần xác định năng lượng của 
tín hiệu rung, người ta thường sử dụng các 
giá trị căn quân phương (RMS). Biểu diễn các giá trị theo thời gian khi đo rung
Xác định các đại lượng đặc trưng rung 
động:
- Các đại lượng đặc trưng của rung động là: 
gia tốc a (m/s2); vận tốc v (m/s); dịch chuyển 
d (m). Ba đại lượng này quan hệ chặt chẽ 
với nhau và nếu biết một trong ba đại lượng, 
chúng ta có thể tìm các đại lượng còn lại 
bằng các biểu thức tích phân (hoặc đạo 
hàm) theo thời gian, (hình 4.6) [51].
Xác định vận tốc và dịch chuyển khi biết gia tốc rung
 CHƯƠNG 5 : CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO VÀ PHÂN TÍCH RUNG VÀ ỒN TRÊN Ô TÔ
5.4 Phân tích số liệu đo
65
Khi đo ồn
Các đại lượng đặc trưng khi đo 
xác định một nguồn âm là: công 
suất âm P (W); cường độ I
(W/m2) và áp suất âm p (Pascal 
(Pa) = N/m2). Trong trường âm 
tự do, khi biết một trong ba đại 
lượng này, có thể xác định hai 
đại lượng còn lại.
 rIrP .4 2 
Quan hệ giữa cường độ và áp suất âm
c
p
I rms
0
2
orms pp
2
2
vakpo .... 0  
 o : khối lượng riêng (mật độ) của môi trường; 
a: biên độ dao động của hạt; 
: tần số góc;
v: tốc độ truyền sóng âm; 
k : hệ số phụ thuộc vào các đơn vị dùng.
 CHƯƠNG 5 : CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO VÀ PHÂN TÍCH RUNG VÀ ỒN TRÊN Ô TÔ
5.4 Phân tích số liệu đo
66
 CHƯƠNG 6 : CÁC GIẢI PHÁP GIẢM RUNG ỒN TRÊN Ô TÔ
6.1 Giải pháp chủ động
− Chủ động thiết kế liên quan đến thông số kỹ thuật, cấu 
tạo thân xe.
− Chủ động trong công nghệ chế tạo khung vỏ xe.
− Chủ động trong chế độ khai thác và vận hành xe. 
6.2 Giải pháp thụ động
− Can thiệp vào những bộ phận như chân máy, các tấm 
panel khung vỏ xe, đặt thêm vật liệu cách âm trên khung 
vỏ xe, tăng cứng hoặc thay đổi kết cấu tấm khung vỏ.
− Cải tiến tối ưu các cụm chi tiết hỗ trợ trên xe.
− Can thiệp trên đường truyền rung động.
67
 CHƯƠNG 6 : CÁC GIẢI PHÁP GIẢM RUNG ỒN TRÊN Ô TÔ
6.3 Cơ sở khoa học của một số biện pháp chính giảm ồn rung trong xe
Can thiệp trên đường truyền rung động để giảm công suất âm
Khi tấm vỏ bị rung sẽ xảy ra các kích thích áp suất đối với môi trường không 
khí xung quanh và sẽ phát ra năng lượng âm thanh có công suất âm P (W) được xác 
định bởi công thức (1.7), [10].
VScP f
2
0 ...   (W) 
S - diện tích của tấm (m2)
2V- Phương sai vận tốc trung bình của tấm rung. 
f - hệ số phát xạ của tấm tại tần số trung bình f và f được xác định bằng thực nghiệm. 
f = 1 khi f > fc; f >1 khi f = fc; f <1 khi f < fc. 
Từ phương trình (1.7), để giảm công suất âm P ta thấy:
(i) Giảm hệ số phát xạ f bằng cách đưa tần số nguy hiểm fc lớn hơn tần số 
lớn nhất của kích thích (fc >> fmax).
(1.7) 
(ii) Giảm 2V với tần số và độ lớn lực kích thích đã cho bằng cách tăng độ cứng uốn, tăng hệ số hấp 
thụ của vật liệu hoặc đưa tần số riêng của tấm ra ngoài vùng tần số kích thích. Để tăng độ cứng uốn 
panel ta có thể làm bằng cách:
Tăng thêm khung xương cho tấm vỏ xe.
Thay đổi chiều dày tấm vỏ xe.
Căng bề mặt tấm panel vỏ đảm bảo tấm không bị “chùng” gây rung động ở vùng tần số thấp, thay đổi 
hình dạng dao động của tấm.
Tạo các bề mặt cong định hình cho tấm tại các mép tiếp giáp và ngay trên thân các tấm bằng cách 
tạo thêm các đường gân nổi hoặc chìm.
68
 CHƯƠNG 6 : CÁC GIẢI PHÁP GIẢM RUNG ỒN TRÊN Ô TÔ
Tăng độ cách âm của tấm
Sóng âm va đập vào một tấm phẳng được chia thành ba thành phần: (1) một phần sẽ phản 
xạ lại môi trường truyền âm, (2) một phần bị hấp thụ ngay trong tấm phẳng, (3) phần còn lại làm tấm dao 
động uốn sẽ phát âm và phát ra tiếng ồn ở khu vực phía sau của tấm. Sóng âm truyền qua tấm này gọi 
là sóng truyền qua. Gọi tỷ số giữa công suất âm  của sóng truyền qua Pt và sóng đập Pd là hệ số 
truyền âm của tấm [10], khi đó:
dt PP 
Và khi đó độ cách âm R của tấm được tính bởi phương trình:
d
t
P
P
R log10
1
log10 

Để tăng độ cách âm của tấm ta tạo thêm các gân trên bề mặt tấm để thay đổi bước sóng dao động uốn 
của tấm tránh làm cho bước sóng của sóng đập trùng với bước sóng của sóng truyền và cũng để thay 
đổi góc va đập  của sóng truyển nghĩa là tăng độ cách âm của tấm.
Làm kín các mối lắp ghép và giảm các khe hở trên khung vỏ xe
Khi âm truyền lọt từ nguồn bên ngoài qua các khe hở, lỗ trên thân vỏ xe tại các mối tiếp giáp 
giữa các tấm, tại khu vực lắp kính, lắp cánh cửa vào trong khoang xe
Khi kích thước khe hở hoặc lỗ b lớn so với bước sóng  của sóng truyền thì âm được phát đi 
giống hệt như nguồn âm đã sinh ra nó và sự thay đổi không đáng kể, có thể bỏ qua ảnh hưởng của sự 
khuếch tán qua lỗ. 
Khi kích thước lỗ nhỏ hơn bước sóng ) thì âm truyền qua lỗ được phát đi mọi hướng giống hệt 
như nguồn âm đã sinh ra nó. Khi này có thể coi nguồn âm là do rung của tấm vỏ tạo ra [10]
  b
 b(
69
 CHƯƠNG 6 : CÁC GIẢI PHÁP GIẢM RUNG ỒN TRÊN Ô TÔ
Sử dụng vật liệu cách âm để tăng hệ số hấp thụ âm của tấm
Những vật liệu có khả năng hấp thụ âm cao là những vật liệu có cấu tạo xốp (có các khe hở không 
khí) hoặc cấu tạo từ các loại sợi. Sóng âm đập tới vật liệu làm cho không khí có trong các khe hở dao 
động và tạo ra ma sát giữa vật liệu và không khí nên các dao động đó tắt dần, năng lượng sóng âm 
sẽ bị hấp thụ và biến thành nhiệt. Hệ số hấp thụ âm  là tỷ số giữa năng lượng sóng âm bị hấp thụ 
Eht và năng lượng sóng âm đập tới Eđ, [11].
đht EE /  
Các vật liệu có hệ số hấp thụ âm cao thường dùng là: Sợi thuỷ tinh, bọt xốp Mipôra thường được ép 
trên các tấm panel thành bên; tấm phớt, tấm cao su, tấm nỉ, tấm sợi đay thường được dụng làm thảm 
đặt sàn xe; bọt xốp Mipôra thường dùng ép trên tấm nóc xe do khả năng công nghệ và khả năng bám 
chắc vào tấm kim loại của nó. 
Hai loại vật liệu cách âm sử dụng phổ biến hiện nay có sẵn trên thị trường là: 
Sản phẩm Polyurethane (tên gọi thông dụng là FOAM), được hình thành bởi các phản ứng 
của Isocyanate lỏng với các thành phần của Polyol. Polyurethane dạng cứng được cấu thành từ các 
hạt bọt (xốp) nhỏ mịn sự liên kết chặt chẽ, hệ số truyền nhiệt thấp thích hợp cho việc cách nhiệt. Ưu 
điểm lớn nhất của Polyurethane là tính linh hoạt, dễ sản xuất và sử dụng. 
Hỗn hợp Voracor CR765 Polyol/ Voracor CE101 Isocyanate được phun trực tiếp lên vách 
trong của vỏ xe theo tỷ lệ hòa trộn thích hợp thông thường là 100/126. Sau thời gian phản ứng khoảng 
10-15 giây sẽ tạo thành một lớp xốp dày, có tỷ lệ nở 25,5-25,7 kg/m3 điền đầy và bao kín toàn bộ vách 
trong của vỏ xe, sau khoảng 85-95 giây sẽ đông cứng với thành vỏ xe. Với phương pháp sản xuất này, 
lớp xốp không chỉ có vai trò cách nhiệt mà còn có tác dụng chống rung, giảm ồn.
Vật liệu composite cũng có hệ số hấp thụ âm cao. Kết hợp với khả năng công nghệ chế 
tạo, vật liệu composite thường được dùng làm tấm trước, tấm sau và các chi tiết khác của khung vỏ 
như cụm chắn bùn, các tấm che nắng.
70
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Nguyễn Văn Khang (2004), Dao động kỹ thuật, NXB KH và KT
2. Lê Quỳnh Mai (2015), Nghiên cứu ồn khoang xe khách 29 chỗ sản xuất lắp ráp tại Việt Nam, Luận 
án Tiến sĩ kỹ thuật.
3. Gang shen (Gang Shen Chen), (2012), Vehicle Noise, Vibration, and Sound Quality. SAE 
Internation Warrendale, Pennsylvania, USA. SAE Order No. RF-400
71