民國115年 高考三級 汽車工程 汽車底盤考古題
民國115年 高考三級 汽車工程 汽車底盤收錄考選部官方試題，共 4 題可線上瀏覽，考選部未公告本科目答案。
題目與答案
某煞車系統其踏板槓桿比為7，總泵活塞面積為2 cm2，一分泵活塞面積
為4 cm2，另一分泵活塞面積為3 cm2，如圖1 所示。若施加一外力30 kgf
於煞車踏板上，試計算總泵推桿之推力F1 及兩分泵各自之推力F2 及F3
各是多少kgf？（25 分）
圖1、油壓煞車系統簡圖
參考解答（AI 生成，非官方）
- 一、解題假設與力傳遞：本題以靜態、理想油壓系統處理，忽略油管壓力損失、活塞與缸壁摩擦、密封阻力、連桿變形及煞車來令間隙；外力30 kgf經踏板槓桿放大後作用於總泵推桿，再依帕斯卡原理（Pascal's principle）傳至各分泵。
- 二、總泵推桿推力F1：踏板槓桿比為7，代表踏板力對支點之機械利益為7倍，故F1＝30 kgf×7＝210 kgf。此推力沿推桿軸線作用於總泵活塞，是建立系統油壓的輸入力；槓桿比愈大，踏板施力愈輕，但推桿行程與踏板行程會相對增加。
- 三、系統油壓p：總泵活塞面積A1＝2 cm²，依壓力定義p＝F1/A1，得p＝210/2＝105 kgf/cm²。理想密閉油路中，同一時間各處靜壓力相等，故兩分泵均承受105 kgf/cm²；此即油壓煞車能以小力產生大制動力之關鍵。
- 四、各分泵推力：F2＝p×A2＝105×4＝420 kgf；F3＝p×A3＝105×3＝315 kgf。分泵推力與其活塞面積成正比，故面積4 cm²之分泵出力較大；但兩分泵之活塞行程取決於所需排油量與系統平衡，並非推力大者行程必大。
- 五、結果與討論：F1＝210 kgf、F2＝420 kgf、F3＝315 kgf。上述為理想值，實際因管路壓損、橡膠軟管膨脹、密封摩擦與來令回彈，分泵有效推力會略低；若題目另要求踏板行程或油量，則需再給總泵與分泵之行程或容積資料。
試舉出三種獨立式的懸吊系統，（15 分）及三種整體式懸吊系統。（10 分）
參考解答（AI 生成，非官方）
- 一、獨立式懸吊（independent suspension）的定義：左右車輪各自經由控制臂、支柱或連桿連接車身，單側車輪跳動不直接傳至另一側；優點是接地性與乘坐舒適性較佳、簧下質量較小，缺點是結構與定位參數較複雜、成本較高。
- 二、獨立式之一為麥花臣支柱式（MacPherson strut）：以支柱總成兼具彈簧與減震器功能，下方搭配A臂或下控制臂；構造緊湊、零件少、引擎室空間大，常用於小型車前懸吊，但外傾角變化與側傾支撐較受限制。
- 三、獨立式之二為雙A臂式（double wishbone）：上下各一控制臂，可精確控制車輪上下跳動時的外傾角與輪距變化；操控性與定位穩定性佳，常見於性能車、賽車及高級車，缺點是佔用空間、連桿與接頭成本較高。
- 四、獨立式之三為多連桿式（multi-link）：以三至五根連桿分別控制車輪的縱向、橫向與轉向自由度，可兼顧舒適性、噪音與操控；常見於中高級車後懸吊，但連桿數量多、定位調整與維修較複雜。
- 五、整體式懸吊（rigid axle suspension）三例：葉片彈簧整體軸（leaf-spring rigid axle），構造簡單、承載力強，常見於貨車與越野車；圈簧四連桿整體軸（coil-spring four-link rigid axle），以四連桿及橫向桿定位，乘坐性較佳；氣壓式整體軸（air-suspension rigid axle），可調整車高與載重，常見於巴士與重型商用車。
請寫出五項主要的車輪定位項目；（20 分）車輪定位需在空車或載重時
量測？（5 分）
參考解答（AI 生成，非官方）
- 一、五項主要車輪定位項目為：外傾角（camber）、後傾角（caster）、前束（toe）、轉向軸內傾角（kingpin inclination, KPI／steering axis inclination, SAI）及轉向角（turning angle）。定位目的在使輪胎接地平順、直行穩定、轉向輕便且磨耗均勻。
- 二、外傾角：由車頭方向看，車輪中心面與鉛垂線之夾角；車輪上端向外為正外傾，向內為負外傾。正外傾會使輪胎外側磨耗，負外傾可提升彎道抓地力，但過大將造成內側偏磨與直行不穩，須左右對稱並依原廠規範調整。
- 三、後傾角：由車側看，轉向軸向後傾斜之角度；正後傾角可產生直行穩定與轉向回正力矩，過大則方向盤變重、低速迴轉較費力。前束則是由車頂看左右車輪前端距離與後端距離之差，前端較近為前束（toe-in），較遠為前束外（toe-out），可補償外傾與推力線造成之偏磨。
- 四、轉向軸內傾角與轉向角：KPI／SAI是前視圖中轉向軸向車身內側傾斜之角度，可縮小擦刮半徑並提供低速回正；轉向角則是轉彎時內外輪之轉向角度，須符合阿克曼幾何（Ackermann geometry），以避免輪胎側滑並決定最小迴轉半徑。
- 五、量測條件：原則上於空車（curb weight）量測，即無乘客與貨物、油箱依原廠規定、胎壓正常、懸吊經壓放後回穩；部分車型手冊要求特定載重或配重。載重會改變車高與控制臂角度，進而改變外傾、前束與後傾，故不可任意在滿載狀態調整。
請說明圖2 中A、B 及C 各自的名稱？（10 分）在一般設計上B 的角
度範圍為何？（5 分）再請說明為何一般汽車轉彎後，輪胎及方向盤會
有自動回正性？（10 分）
圖2、輪胎前視圖
30 kgf
2 cm2
4 cm2
3 cm2
槓桿比7
F2
F3
F1
參考解答（AI 生成，非官方）
- 一、圖2為輪胎前視圖，A通常標示外傾角（camber），即車輪中心面與鉛垂線之夾角；車輪上端向內為負外傾、向外為正外傾。外傾角影響輪胎接地面積、偏磨與彎道側向抓地力，須左右對稱並依原廠規範調整。
- 二、B通常標示轉向軸內傾角（kingpin inclination, KPI；亦稱steering axis inclination, SAI），是前視圖中轉向主銷或麥花臣支柱軸線與鉛垂線之夾角，軸線上端向車身內側傾斜。此角度與外傾角共同決定包含角（included angle）及擦刮半徑。
- 三、C通常標示擦刮半徑（scrub radius），即輪胎接地中心至轉向軸延長線與地面交點之橫向距離；交點在輪胎中心外側為正擦刮半徑，內側為負。擦刮半徑過大易造成轉向沉重、路感拉扯與輪胎側滑，設計上常搭配負外傾與KPI予以控制。
- 四、B的角度範圍：一般乘用車之轉向軸內傾角約5°至15°，常見設計值約8°至12°；實際仍依懸吊型式、輪胎尺寸、擦刮半徑與轉向手感而定，並非固定單一數值。此角度過小會使擦刮半徑偏大，過大則可能壓縮輪胎與懸吊空間。
- 五、自動回正性：轉向後輪胎與方向盤會回正，主要來自後傾角造成之拖曳距（caster trail）與輪胎氣動拖曳（pneumatic trail），使輪胎產生與轉向相反之回正力矩；其次KPI使轉向時車身微微抬高，車重於最低位能處將前輪推回直行；擦刮半徑與轉向系統摩擦亦提供輔助。低速以KPI與機械幾何為主，高速則以caster及輪胎回正力矩較明顯。