汽车电器与电子技术课后习题答案及解析吉林大学车辆工程系整理open.docx
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汽车电器与电子技术课后习题答案
2020.04
第一章 绪论
1-1简述汽车电器与电子控制系统的分类和特点。
汽车电器与电子控制系统可分为电器装置和电子控制系统两大部分。
汽车电器装置主要由供电系统、用电设备、检测装置和配电装置四部分组成。
汽车电子控制系统分为发动机控制系统、底盘控制系统和车身控制系统三个部分。
特点：
低压
汽油车多采用12V，主要优点是安全性好。
直流
主要从蓄电池的充电来考虑。
单线制
单线制即从电源到用电设备使用一根导线连接，而另一根导线则用汽车车体或发动机机体的金属部分代替。
单线制可节省导线，使线路简化、清晰，便于安装与检修。
负极搭铁
将蓄电池的负极与车体相连接，称为负极搭铁。
第二章 汽车供电系统
汽车用蓄电池的功用有哪些？
其主要功用是什么？
对汽车用蓄电池有何要求？
答:
功用有
（1）起动发动机时向起动机和点火系统提供电能。
（2）在发动机不工作或电压低时（发动机停转或怠速时）向用电设备供电。
（3）用电设备过多，超过发电机容量时补充供电。
（4）蓄电池电能不足时可将发电机电能储存起来。
（5）具有稳定电源系统电压的作用。
其主要功用是：
（1）起动发动机时向起动机和点火系统提供电能。
要求：
容量大、内阻小，以保证蓄电池具有足够的起动能力。
铅酸蓄电池的主要组成部件及其功用是什么？
答：
组成部件：
1极板与极板组、2隔板、3电解液、4外壳5蓄电池技术状态指示器
功用：
同上
蓄电池的电动势如何建立？
充电和放电时蓄电池极板及电解液有何变化？
P15
蓄电池电动势是由正及和负极板浸电解液时，负极极板有少量的铅容入电解液生成两价的铅离子Pb2+，并在极板上留下两个电子2e使极板带负电，此时，负极板相对与电解液的电位约为-0.1V；在正极板处，少量PbO2溶入电解液，并于水（H2O）反应生成Pb（OH）4，再分离成四价Pb4+和氢氧根离子OH-，即铅离子沉附在正极板上使正极板相对于电解液的电位约+0.2V。
因此，当外电路没有接通时，蓄电池正负两极间的静止电动势为2.1V。
什么是蓄电池的额定容量和储备容量？
答：
额定容量C20：
是指完全充足电的蓄电池，在电解液的温度为250℃时，以20h放电率（If=0.05C）连续放电，当单格电压降至1.75V（12V蓄电池降至10.5±0.05V，6V蓄电池降至5.25±0.02V），蓄电池输出的电量。
储备容量Cm：
是指完全充足电的蓄电池，在电解液的温度为250C时，以25A电流连续放电，当单格电压降至1.75V所持续的时间，其单位为min.。
为什么工业用硫酸和普通水不能用蓄电池？
答:
普通水不是纯净的.里面有许多可溶盐和矿物质,这些物质对蓄电池有害.会影响蓄电池的寿命.工业硫酸也不是纯净的.有许多其它的成份,对蓄电池有害.纯净的硫酸是无色的.
什么是蓄电池的额定容量和储备容量？
额定容量C20：
在电解液T为25℃时，以20h放电率（If=0.05C）连续放电到单格电池电压降至1.75V蓄电池所输出的电量。
储备容量Cm：
完全充足电的蓄电池在电解液T为25℃时，以25A电流连续放电到单格电池电压降至1.75V所持续的时间，其单位为min。
影响蓄电池容量的因素：
极板的构造、放电电流（I越大，容量越小）、电解液的温度和密度
汽车交流发电机的功用是什么？
由哪几部分组成？
各起什么作用？
答:
功用：
（在工作时）向除起动机以外的所有电气设备提供电能，并向蓄电池充电，补充消耗的电能。
组成：
转子、定子、整流器和端盖
作用：
转子：
产生励磁磁场。
定子：
产生三相交流电动势。
整流器：
将交流电变换成直流电。
蓄电池的电动势如何建立？
充电和放电是蓄电池极板及电解液有何变化？
什么为充电和放电？
答：
蓄电池的电动势由正负极板浸入电解液后产生的。
当极板浸入电解液时，负极板有少量的铅融入电解液生成两价铅离子PB2+，并在极板上留下两个电子2E使极板带负电，正极板为PB4+形成电动势。
将蓄电池的化学能转换成电能的过程称为放电过程。
正极板上的PBO2和负极板的PB都逐步转变我PBSO4，电解液中的硫酸逐渐减少而水分逐渐增多，使电解液相对密度逐渐减小。
将电能转换成蓄电池的化学能的过程称为充电过程。
充电过程中，正负极板上的PBSO4将逐渐转变为PBO2和PB，电解液中硫酸成分逐渐增多，水逐渐减少，电解液相对密度逐渐增大。
汽车交流发电机的功用是什么？
由哪几部分组成？
各起什么作用？
发电机功用：
①提供所有负载所需电流②提供蓄电池需要的充电电流③发动机怠速时能正常工作④在所有工况下都能提供恒定电压⑤可靠性好，噪音小，抗污染性好⑥维护需求小⑦能够知道系统能否正常工作。
组成：
转子（产生磁场）、定子（电枢部分，产生交流电）、整流器（将三相定子绕组产生的交流电变换为直流电）、端盖与电刷组件（端盖采用铝合金①减少漏磁②质量轻③散热性能好；电刷用铜粉和石墨粉模压而成）
蓄电池的使用及维护？
答：
使用:
（1）正确使用起动机。
每次不得超过3到5秒，
（2）定期补充充电。
（3）蓄电池在汽车上必须固定牢靠，防止汽车行驶时震动受损。
（4）新蓄电池首次使用之前，需要合理选择电解液相对密度。
维护:
（1）检查蓄电池外壳表面有无电解液漏出和渗出，擦去电池盖上的电解液。
（2）检查蓄电池在车上安装是否牢靠，导线接头与极柱的连接是否紧固。
（3）经常性的清除蓄电池上的灰尘，清除极柱和导线接头上的氧化物。
（4）检查加液孔盖或螺塞上的通气孔是否畅通。
（5）定期检查并调整电解液的密度及液面高度。
何谓交流发电机的输出特性，空载特性和外特性？
答：
输出特性：
又称负载特性或输出电流特性。
它是指发电机向负载供电时，保持发电机输出电压恒定。
空载特性：
是指发电机空载时，发电机的端电压U与转速n之间的函数关系。
外特征：
是指发电机转速一定时，发电机的端电压U与输出电流之间的关系，即n为某一定值是U的函数关系。
电子调节器如何对交流发电机进行电压调节？
当发电机转速变化时，要保持发电机电压恒定，必须相应改变磁极磁通。
磁通量多少取决于磁场电流的大小，在发电机转速变化时，只要自动调节磁场电流，就能使发电机电压保持恒定，原理就是通过调节磁场电流使磁极磁通改变来使发电机输出电压保持恒定。
汽车交流发电机调节器的电压调节原理与调节方法是什么？
原理：
通过调节磁场电流使磁极磁通改变来使发电机输出电压保持恒定。
方法：
利用晶体管的开关特性，使磁场电流接通与切断来调节发电机磁场电流。
发电机的电压达到设定的上限值U2时，调节器工作，使励磁电流↓或断流，从而↓磁极磁通，致使发电机电压下降；
发电机的电压下降至设定的下限值U1时，调节器又工作，使If↑，磁通↑，发电机电压又上升。
交流发电机整流器作用？
怎么样将交流电变成直流电？
汽车用蓄电池为直流电源，考虑到发电机停转时，车用的各种电器必须能正常工作，用电设备均选用支流供电方式，这就要求交流发电机最终能提供直流电势。
二极管具有单向导电特性，即当给二极管加上正向电压时，二极管导通，呈现低阻状态；当给二极管加上反向电压时，二极管截止，呈现高阻状态，利用二极管的单向导电特性，便可把交流电变为直流电。
简述电子式电压调节器的基本原理。
要保持发电机电压稳定在某一定值不变，在发电机转速变化和用电电流变化的情况下，只能相应地改变发电机的磁通。
这是调节器的工作原理。
对于电子式调节器，当发电机端电压达到调节电压值时，稳压管导通，控制大功率V2截止，切断了发电机的磁场电路，磁场绕组中无电流流过，发电机的端电压下降。
当发电机端电压降至略低于调节电压值时，稳压管3重新又截止，大功率V2又导通，接通磁场电路，发电机端电压又升高。
如此反复。
汽车电源系统在使用及维护应注意些什么？
答：
1）汽车交流发电机均为负极搭铁，蓄电池搭铁极性必须与发电机一致。
2）发电机运转时，不能短接交流发电机的BE端子来检查发电机是否发电。
3）一旦发现发电机不发电或充电电流很小时，就应及时找出原因并找出原因并排除故障。
4）当整流器的六只整流二极管与定子绕组连接时，禁止使用220V交流电源检查发电机的绝缘情况。
5）调节器与交流发电机的搭铁形式，电压等级必须一致。
6）交流发电机的功率不得超过调节器所能匹配的功率。
7）汽车行驶时应断开点火开关，以免蓄电池长时间向磁场绕组放电。
第三章 起动机
起动机一般由哪几部分组成？
各部分的作用是什么？
答：
1）.直流串励式电动机：
将蓄电池的电能转换成机械能的装置，产生转矩。
2）.传动机构：
按工作要求，完成驱动齿轮与飞轮齿环的配合工作。
（起动时使驱动齿轮啮入飞轮齿环，起动后自动脱离，避免起动机的电枢飞散。
）
3）.控制装置：
控制电路接通与闭合，控制驱动齿轮与飞轮的啮合与分离。
直流电动机的基本组成是什么？
工作过程如何？
答：
机壳、磁极、电枢、换向器、电刷等
工作过程：
串励式直流电动机负载变化时是如何自动调节转矩的？
①负载↓→轴上阻力矩↓→电枢转矩↑→E反↑→Is↓→电磁转矩↓→直至电磁转矩减至与阻力矩相等→电机拖动负载以较高转速平稳运转。
②负载↑→轴上阻力矩↑→电枢转速↓→E反↓→Is↑→电磁转矩↑→直至电磁转矩升至与阻力矩相等→电机拖动负载以较低转速平稳运转。
汽车起动机为什么要采用直流串励式电动机？
答：
1）在电枢电流相同的情况下，串励电动机比并励电动机的电磁转矩大，在起动的瞬间，由于发动机的阻力矩很大，起动机处于完全制动的情况下，起动时转速为零，反电动势为零，这时的电枢电流特别大，产生最大转矩，从而使发动机容易起动，所以汽车上广泛采用串励式电动机。
2）由于直流串励式电动机具有软的机械特性，当重载时→转速低，轻载时→转速高。
对发动机的起动十分有利，符合发动机的起动要求。
因为重载时转速低，可使起动安全可靠。
（起动时，发动机不转，起动机产生大转矩，当发动机转动时，转矩相应要求小，转速迅速上升）。
4：
论述电磁操纵强制啮合式起动机的工作原理？
答：
起动时：
停止时瞬间通电情况：
起动机特性有哪些？
影响起动机功率的因素有哪些？
①转矩特性（转矩特性是指电动机的电磁转矩随电枢电流变化的关系，注明：
由于串励式直流电动机的磁场绕组与电枢绕组串联，故电枢电流与励磁电流相等。
）
②机械特性（电动机转速随转矩而变化的关系，成为机械特性。
注明：
串励式直流电动机在轻载时转速很高，易造成电动机“飞车”事故。
因此，对于，功率较大的串励直流电动机，不充许再轻载或空载下运行。
）
起动发动机所必须的功率，决定于发动机的最低起动转速和发动机的起动阻力矩。
起动机常见单向离合器有几种？
各有什么特点？
答：
滚柱式单向离合器、磨擦片式单向离合器、弹簧式单向离合器
特点：
滚柱式：
实现单方向传递能量、结构简单、坚固耐用、工作可靠，但传递较大转矩时，滚柱易变形卡死。
磨擦片式：
1可传递较大扭矩；2、扭矩是可调的；3、结构复杂
弹簧式：
1、结构简单，成本低，使用寿命长；2、轴向尺寸较大，一般只用在功率较大的发动机上。
减速式起动机有哪几种类型？
各有什么特点？
答：
1）内啮合减速起动机2）外啮合减速起动机3）行星齿轮减速起动机
特点：
内啮合减速起动机：
结构简单，高速时有振动，产生噪声。
（国产汽车QD124）
外啮合减速起动机：
啮合紧密，通过改变齿轮的传动比，可实现较大的转矩，结构稍大。
（外国车丰田等采用）
行星齿轮减速起动机：
机械构造复杂，工作稳定，噪声小。
加工复杂（北京吉普）
减速式起动机有哪几种类型？
各有什么特点？
1）内啮合减速式启动机特点：
电动机为小型高速串励式直流电动机，在电枢轴端有主动齿轮，它与内啮合减速齿轮相啮合。
内啮合齿轮与螺旋花键轴固连，螺旋花键上套有滚珠式单向离合器。
2）行星齿轮减速式起动机特点：
在起动机中有6块永久磁铁，用弹性保持片固定于机壳内。
传动机构为滚柱式单向离合器。
减速装置为行星齿轮减速装置，它以电枢轴齿轮为太阳轮，另有3个行星齿轮及一个固定内齿圈。
太阳轮压装在电枢轴上与3个行星齿轮同时啮合。
3个行星齿轮的轴压装在一个圆盘上，该圆盘与驱动齿轮轴制成一体，驱动齿轮轴一端制有螺旋花键，与单向离合器的传动套筒内的螺旋花键配合。
内齿圈有塑料铸塑而成，三个行星齿轮在其上滚动，内齿圈的外缘制有定位用的槽，以便嵌放在后端盖上。
启动继电器有两对触电，一对触电控制吸引线圈和保持线圈的电路，另一对触电用于启动时短路点火系统一次电路中的附加电阻，以增大一次电流，改善启动性能。
起动机不工作时，启动继电器的两对触点均处于打开状态。
3）外啮合减速式起动机特点：
起动机由电磁开关、结构紧凑的高速电动机、减速齿轮、小齿轮和启动离合器部件构成。
减速齿轮将电动机转速减至原来的1/3或1/4，然后再传至小齿轮。
电磁开关的可动铁心直接推动小齿轮，使其与齿圈啮合。
与同样尺寸的和质量的常规式起动机相比，这种起动机可以产生更大的转矩。
第四章 点火系统
汽油发动机对点火系统的基本要求是什么？
答：
（1）能产生击穿火花塞间隙的电压；
（2）火花要具备足够大的能量；
（3）点火时刻随发动机的工作情况自动调整。
传统点火系统的基本组成部件有哪些?
其各部分的作用是什么?
答：
组成：
由电源、点火开关、点火线圈、分电器、火花塞等组成。
作用：
（1）电源——提供点火所需电能。
包括：
蓄电池、发电机、点火开关。
蓄电池和发电机提供能量、点火开关（在点火位置）完成通断电路。
（2）点火线圈——产生15到20KV的高压电。
（3）分电器——由断电器、配电器、电容器和点火提前装置等组成。
断电器——按要求接通或断开点火线圈一次电路。
配电器——由分火头，旁电极等组成。
将产生的高压电按工作顺序分别送到各缸火花塞。
电容器——与断电器的触点并联，减小火花，减小烧蚀，提高二次电压。
点火提前机构——随发动机转速、负荷、汽油辛烷值的变化改变点火提前角。
（4）火花塞——将高压引入汽缸燃烧室，点燃混和气。
试述传统点火系统的工作原理、工作过程及工作特性。
工作原理：
传统点火系统是利用电磁感应原理，把来自蓄电池或发电机的l2V低电压，经过点火线圈和断电器转变为l5～20kV的高压电，由分电器按一定规律送入各缸火花塞，击穿其电极间隙而点燃混合气。
工作过程：
发动机工作时，断电器凸轮在分电器轴的驱动下而旋转，交替将触点闭合或打开。
断电器触点闭合时，一次线圈内有电流流过，并在线圈铁心中形成磁场。
触点打开时，一次电流被切断，使磁场迅速消失。
此时，在一次线圈和二次线圈中均产生感应电动势。
由于二次线圈匝数多，可感应出高达15～20kV的高电压。
该高电压击穿火花塞间隙，形成火花放电。
工作特性：
点火系统的工作特性是指点火系统所能产生的最大二次电压U2max随发动机转速n变化的规律，即U2max =f（n）。
二次电压的最大值U2max与一次断电电流Ip成正比。
当电源电压和点火线圈一定时，Ip与触点的闭合时间tb有关。
二次电压的最大值将随发动机转速的升高而降低。
这是因为一次电流是按指数规律增长的，当转速升高时，由于触点闭合时间缩短，一次电流来不及上升到较大数值，而使一次断电电流Ip减小，二次电压最大值U2max降低。
在发动机低转速范围，触点闭合的时间长，一次电流较大，触点开启的速率低，触点间容易形成较强的触点火花，造成点火能量损失和一次电流的下降速率减小，因而使U2max下降。
转速越低，触点的火花就越强，U2max下降也越多；在发动机高转速范围，触点开闭的运动速率很高，触点容易形成动，造成触点的实际闭合时间比理论上更短，因而使点火线圈一次电流及最高二次电压比理论上的更低。
影响最高二次电压的因素有哪些？
答：
1）发动机的转速2）发动机的气缸数3）火花塞积碳4）电容（一次和二次）5）触点间隙6）点火线圈的温度
点火线圈附加电阻起什么作用？
点火线圈有几种类型？
答：
点火线圈上的附加电阻是一只热变电阻，它的电阻值随着温度增高而增大。
当发动机转速较低时，触点闭合的时间长，电流强度大，附加电阻的阻值增大，通过的电流减少，点火线圈就不会过热；而当发动机转速增高时，触点闭合时间短，通过的电流强度小，附加电阻的阻值减小，电流强度相对增大，保证了高转速下也能产生强的火花，它起到了改善点火的作用。
（限制一次侧电流不致过大,避免点火线圈过热烧坏）
开磁路式点火线圈2）闭磁路式点火线圈
发动机转速与负荷变化时，传统分电器如何自动调整点火提前角？
答:
分电器上装有随发动机转速和负荷的变化而自动改变点火提前角的离心式点火提前机构和真空式点火提前机构，离心式点火提前调节装置是在发动机转速变化时，自动改变断电器凸轮与分电器轴之间的相位关系，从而改变点火提前角的；真空式点火提前调节装置是在发动机负荷发生变化时，自动改变断电器触点与凸轮之间的相位关系，从而改变点火提前角的。
火花塞的电极间隙大小对点火性能有何影响？
若触点间隙增大，则触点闭合时，触点臂顶块向凸轮中心靠近，于是凸轮转动时，触点提前打开，触点闭合角减小，触点闭合时间减小，一次断电电流减小，从而使二次电压最大值减小；当触点减小时，触点闭合角度增大，一次电流增大，二次电压增大。
试述磁感应式、霍尔效应式、光电式信号发生器的组成、工作原理。
（1）磁感应式：
主要有装在分电器轴上信号转子、永久磁铁、铁心和绕在铁心上的传感线圈等组成；当发动机工作时，信号转子便由分电器轴带动旋转，这时信号转子的凸轮与铁心间的空气隙将发生变化，使通过传感线圈的磁通发生变化，在传感线圈内便产生交变电动势。
（2）霍尔效应式：
由触发叶轮和信号触发开关组成；当触发叶轮转动时，叶片进入空气隙时信号发生器输出高电位信号。
叶片离开空气隙时，信号发生器输出低电位信号；
（3）光电式信号发生器由光源、光接受器和遮光盘三部分组；发动机工作时，遮光盘随分电器上轴转动，当遮光盘上的缺口通过光源时，则红外线通过缺口照到硅光敏晶体管上，使其导通。
微机控制电子点火系统的控制方式有几种？
各是什么？
（1）开环控制，ECU根据有关传感器提供的发动机工况信息从内部储存器（ROM）中读取相应的基本点火提前角，并通过计算出的修正值给予修正后得出最佳点火提前角数据来控制点火，而对控制结果不予考虑。
（2）闭环控制方式可以在控制点火提前角的同时，不断地检测发动机的有关工作状况，如发动机是否发生爆燃、怠速是否稳定等，然后根据检测到的变化量，及时对点火提前角进行修正，使发动机始终处于最佳的点火状态，而不受发动机零部件的磨损、老化以及有关使用因素的影响，故控制精度高。
微机控制电子点火系统的点火提前角如何确定？
（1）起动时点火提前角在起动期间，发动机转速较低（通常在500r/min以下），进气流量信号或近期支管绝对压力信号不稳定，故点火时刻一般都固定在某一个初始点火提前角，值的大小因发动机而异。
除此之外，有的发动机起动时的点或提前角还考虑冷却液温度的影响。
（2）启动后点火提前角控制起动后，当发动机转速超过一定值（如50r/min）时，自动转换为由ECU的点火正时信号控制，即ECU根据发动机转速和负荷（进气流量、进气支管绝对压力、怠速时的空调开关通断）信号，从存储器的标定数据中找到相应的最佳基本点或提前角，再根据有关传感器信号值加以修正，得出实际点火提前角，即实际点火提前角=初始点火提前角+基本点火提前角+修正点火提前角
6：
电子点火系统的基本组成部分有哪些？
其控制原理是什么？
7：
无触点电子点火系统点火信号的产生方式有哪些？
各有什么特点？
8：
微机控制电子点火系统的组成及点火器的作用是什么？
答：
组成：
各种传感器、电子控制器（ECU电脑）、点火电子组件（点火器）、点火线圈、配电器、火花塞等
点火器作用：
根据ECU的指令，通过大功率三极管的导通和截止，控制初级电流的的通断，完成点火工作。
9：
无分电器点火系统有几种点火方式？
各自的含义是什么？
答：
1）同时点火方式2）单独点火方式
含义：
同时点火方式指两个气缸合用一个点火线圈，即一个点火线圈有两个高压输出端，分别与一个火花塞相连，负责对两个气缸进行点火。
单独点火方式指每个气缸的火花塞上配用一个点火线圈，单独对本缸进行点火。
8管交流发电机
第五章 仪表、照明及信号系统
5-1、水温表的组成？
结构形式有哪两种？
水温表用于指示发动机水套中冷却液的工作温度，它由安装在仪表板上的温度表和安装在发动机气缸盖上的冷却液温度传感器组成。
结构形式：
电热式水温表、电磁式水温表
5-5、前照灯的组成？
对前照灯的基本要求？
组成：
光源（灯泡）、反光镜、配光镜（散光镜）
基本要求：
①前照灯应保证明亮、均匀，使驾驶员看清车前100-200m内的任何障碍物；
②防止眩目（措施：
采用双丝灯泡；在近光灯丝下方设配光屏；采用非对称近光光形；采用前照灯自动变光器）
5-6、什么是卤钨灯再生循环原理？
卤钨灯的再生循环原理是指从灯丝上蒸发出来的气态钨与卤族元素反应生成一种挥发性的卤化钨，它扩散到灯丝附近的高温区又受热分解，使钨重新回到灯丝上去，被释放出来的卤素继续扩散参与下一次循环反应，如此周而复始地循环下去。
5-8、照明系统指哪些灯？
信号系统指哪些灯？
汽车的灯系按其安装位置和用途的不同，可分为外部照明系统和内部照明系统。
外部照明设备包括前照灯，雾灯，示宽灯，牌照灯等。
内部照明设备包括室内灯，仪表照明灯，工作灯等。
信号灯指制动信号灯，转向信号灯等。
5-10、电喇叭的工作原理是怎样的？
电喇叭外形不同，分为哪几种？
电喇叭主要由山形铁心、线圈、衔铁、膜片、共鸣板、扬声筒、触点以及电容器组成。
膜片和共鸣板借中心杆与衔铁、调整螺母、锁紧螺母联成一体。
当按下喇叭钮时，电流由蓄电池正极→线圈→触点→按钮→搭铁→蓄电池负极，电流流过线圈产生电磁吸力，吸下衔铁，中心杆上的调整螺母压下活动触点臂，使触点分开而切断电路。
此时线圈中的电流中断，电磁吸力消失，在弹簧片和膜片的弹力作用下，衔铁又返回原位，触点闭合，电路又接通。
此时，上述过程反复进行，膜片不断振动，从而发出一定音调的声波，由扬声筒加强后传出。
共鸣板与膜片刚性连接，在振动时发出声响，使喇叭声音更加悦耳。
电喇叭根据外形分为：
筒形、螺旋形和盆形电喇叭。
附：
电喇叭的调整P137
利用电磁力使金属膜片振动产生音响。
音调的调整（通过调整间隙）、音量的调整（通过调整电流）
雨刮器基本结构P139
直流电机、减速机构、传动机构
升级会员 