1、输入齿轮的各项参数：
C G 7 LF }:irjeI, 齿数：tooths；模数：mn；压力角：angle；螺旋角：helix；变位系数：xn；齿高变动系数：teeth_change_modulus；
b(VU{cf2d S ] &->5" 径向间隙系数：c_modulus；齿顶高系数：ha_modulus；齿宽：teeth_width；齿厚等于
http://www.ji-xie.net.cn齿槽宽的圆的直径：dse；
u0e#iX I6fpXPP). 2、编辑齿轮关系式：见“软件下载”区；
{MtB!x aVb]H0 3、插入基准曲线（草绘）：
E6gEP0b V Y3{1Dlf FRONT平面作为草绘平面，绘制4个圆，圆的直径分别设定为：da, db, df, dse；完成后如下图：
]3,0
8JW= +g[B &A!d+ w;(gi 本篇教程来源于 完全教程网 原文链接：
http://203.208.35.101/search?q=cache:Ud8Xi5GRvbsJ:www.pcstu.com/IndustrialDesign/Pro_E/proym/20070214/32062.html+%E6%96%9C%E9%BD%BF%E5%9C%86%E6%9F%B1%E9%BD%BF&hl=zh-CN&ct=clnk&cd=4&gl=cn&st_usg=ALhdy29tKpA6uTN7VmfcxRYwRSxWz-o5TQ P(;c` 回答者： lovegps - 副总裁 十级 11-25 14:33
`lhLIQ'j 一、 设计题目：二级直齿圆柱齿轮减速器
(D{}1sZBQ 1． 要求：拟定传动关系：由电动机、V带、减速器、联轴器、工作机构成。
E~P 0}' 2． 工作条件：双班工作，有轻微振动，小批量生产，单向传动，使用5年，运输带允许误差5%。
l1[IXw? 3． 知条件：运输带卷筒转速 ，
?X1#b2 s 减速箱输出轴功率 马力，
.g~@e_;): 二、 传动装置总体设计：
t;]egk 1. 组成：传动装置由电机、减速器、工作机组成。
z,)sS<t( 2. 特点：齿轮相对于轴承不对称分布，故沿轴向载荷分布不均匀，要求轴有较大的刚度。
$yAfs3/%)s 3. 确定传动方案：考虑到电机转速高，传动功率大，将V带设置在高速级。 其传动方案如下：
ihWz/qx&q \_ E.%K 三、 选择电机
-Tx tX8v 1. 计算电机所需功率 ： 查手册第3页表1-7：
= 1VH5pVr} －带传动效率：0.96
*
2%e.d3"M －每对轴承传动效率：0.99
G= cx c_9 －圆柱齿轮的传动效率：0.96
\sd "iMEi －联轴器的传动效率：0.993
q@9 i3*q; —卷筒的传动效率：0.96
`[CJtd2\ 说明：
}hYE6~pr －电机至工作机之间的传动装置的总效率：
q1Sm#_7 O| ] Ped9 gxM 8IQ 2确定电机转速：查指导书第7页表1：取V带传动比i=2 4
`1 @ [uWl 二级圆柱齿轮减速器传动比i=8 40所以电动机转速的可选范围是：
[u80-x< Ak T w?v' 符合这一范围的转速有：750、1000、1500、3000
.}N^AO= 根据电动机所需功率和转速查手册第155页表12-1有4种适用的电动机型号，因此有4种传动比方案如下：
;l ()3 ; 方案 电动机型号 额定功率 同步转速
0Q >|s_ r/min 额定转速
a`*WpP \+ r/min 重量 总传动比
WZ&@
J B 1 Y112M-2 4KW 3000 2890 45Kg 152.11
0)5Sx /5' 2 Y112M-4 4KW 1500 1440 43Kg 75.79
VWy:U#;+8 3 Y132M1-6 4KW 1000 960 73Kg 50.53
9 Zm<1Fw 4 Y160M1-8 4KW 750 720 118Kg 37.89
e,&%Z
综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、和带传动、减速器的传动比，可见第3种方案比较合适，因此选用电动机型号为Y132M1-6，其主要参数如下：
7V
(7JV<> (dF;Gcw+ 额定功率kW 满载转速 同步转速 质量 A D E F G H L AB
R+0 " B 4 960 1000 73 216 38 80 10 33 132 515 280
)`mF.87b&h 四 确定传动装置的总传动比和分配传动比：
P AV2w_X~ 总传动比：
r5!M;hU1j 分配传动比：取 则
(H+[ ^(3d2 取 经计算
B5HdC%8/} 注： 为带轮传动比， 为高速级传动比， 为低速级传动比。
!h>$ bm 五 计算传动装置的运动和动力参数：
W;dzLgc 将传动装置各轴由高速到低速依次定为1轴、2轴、3轴、4轴
tcEf
~|3 ——依次为电机与轴1，轴1与轴2，轴2与轴3，轴3与轴4之间的传动效率。
T zYgH 1. 各轴转速：
#.+* G`m jA4v?(AO}# b^DV9mO4J 2各轴输入功率：
G@ EjWZQ l0\>zWLZZ9 -#;VFSz,9* V )QR!4De 3各轴输入转矩：
( L\G!pP. ysJhP . X]MM7hMuR }|"*"kxi! rqe_zyc& 运动和动力参数结果如下表：
5z w23! 轴名 功率P KW 转矩T Nm 转速r/min
Qfu*F} 输入 输出 输入 输出
e=;@L3f 电动机轴 3.67 36.5 960
": # x\; 1轴 3.52 3.48 106.9 105.8 314.86
s k6|_ 2轴 3.21 3.18 470.3 465.6 68
yn ":!4U1 3轴 3.05 3.02 1591.5 1559.6 19.1
"rDzrz 4轴 3 2.97 1575.6 1512.6 19.1
[I<'E
LX 六 设计V带和带轮：
q\ y# 1.设计V带
T>Rf?%o ①确定V带型号
1 qKxg 查课本 表13-6得： 则
sFM>gG 根据 =4.4, =960r/min,由课本 图13-5，选择A型V带，取 。
1fhK {9# 查课本第206页表13-7取 。
f9XO9N,hE: 为带传动的滑动率 。
h9w^7MbO ②验算带速： 带速在 范围内，合适。
)7 "DR+;: ③取V带基准长度 和中心距a：
Y1_6\zpA 初步选取中心距a： ，取 。
5YG@[ic 由课本第195页式（13-2）得： 查课本第202页表13-2取 。由课本第206页式13-6计算实际中心距： 。
2j/1@Z1j= ④验算小带轮包角 ：由课本第195页式13-1得： 。
'`~(Fkj ⑤求V带根数Z：由课本第204页式13-15得：
Oj lB 0 查课本第203页表13-3由内插值法得 。
0R 5^p -5,y
1_M vu a1iN1 EF=0.1
0/00 W6r0 =1.37+0.1=1.38
[xs)u3b m>-^ K ^AjYe<RU} (=tF2YBV EF=0.08
M|E2&ht :f
!=_^} {9|$%4kRl qTa]th; 查课本第202页表13-2得 。
I1 R\Ts@ 查课本第204页表13-5由内插值法得 。 =163.0 EF=0.009
nh&J3b}B! =0.95+0.009=0.959
`_g?y) >-|90CSdSJ $h]Y<&('G C|~JPcl &0
)xvZ #b"5L2D`y' Rw
ao5l=x 则
C (1A8 取 根。
wI]R+. ⑥求作用在带轮轴上的压力 ：查课本201页表13-1得q=0.10kg/m，故由课本第197页式13-7得单根V带的初拉力：
s8yTK2v2\ 作用在轴上压力：
Wh'_ slDH+ 。
A]O5+" mc 七 齿轮的设计：
<.7I8B7 1高速级大小齿轮的设计：
7k#${, k ①材料：高速级小齿轮选用 钢调质，齿面硬度为250HBS。高速级大齿轮选用 钢正火，齿面硬度为220HBS。
fF9 oYOh| ②查课本第166页表11-7得： 。
e<O;pM: 查课本第165页表11-4得： 。
i h$@:^\ 故 。
400Tw`AiJ 查课本第168页表11-10C图得： 。
!Nxn[^[?. 故 。
E_![`9i ③按齿面接触强度设计：9级精度制造，查课本第164页表11-3得：载荷系数 ，取齿宽系数 计算中心距：由课本第165页式11-5得：
C`th^ dqBV 考虑高速级大齿轮与低速级大齿轮相差不大取
K'{W9~9Lq 则 取
pW3)Y5/D 实际传动比：
sRe#{EuJ 传动比误差： 。
^~r&}l4c, 齿宽： 取
w(e+o.: 高速级大齿轮： 高速级小齿轮：
jQ_|z@OV ④验算轮齿弯曲强度：
L4/T I(MP 查课本第167页表11-9得：
z ^a!C# IX 按最小齿宽 计算：
fBWJ%W 所以安全。
_^xh1=Qr}n ⑤齿轮的圆周速度：
z5yb$-j 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。
c2\rjK 2低速级大小齿轮的设计：
=S[FJaIu7 ①材料：低速级小齿轮选用 钢调质，齿面硬度为250HBS。
v1"g!%U6 低速级大齿轮选用 钢正火，齿面硬度为220HBS。
) (?UA$" ②查课本第166页表11-7得： 。
32bkou q 查课本第165页表11-4得： 。
O2'bNR 故 。
ll< 9f) 查课本第168页表11-10C图得： 。
`3sy>GU? 故 。
B=Zukg1G ③按齿面接触强度设计：9级精度制造，查课本第164页表11-3得：载荷系数 ，取齿宽系数
9OQ0Yc!3 计算中心距： 由课本第165页式11-5得：
UP~ WP@0F 7k`*u) Q 取 则 取
-M>K4*%K 计算传动比误差： 合适
CNpe8M=/3 齿宽： 则取
/: Z~"Q*r 低速级大齿轮：
&8X
.!r`f 低速级小齿轮：
,2
g M- ④验算轮齿弯曲强度：查课本第167页表11-9得：
;5Wx $Yfx 按最小齿宽 计算：
B: : 4Qme 安全。
-e `oW.+ ⑤齿轮的圆周速度：
aX[1H6&=7 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。
}W__ffH 八 减速器机体结构尺寸如下：
,>QMyI
hv 名称 符号 计算公式 结果
M8#*zCp {5 箱座厚度
StdS$XW 22a l 10
r{_B: 箱盖厚度
[B"dH-r7 OZ>)sL 9
y ;{^Ln4{ 箱盖凸缘厚度
U=&^H!LVY l?o-!M{ 12
T]Tdx.B 箱座凸缘厚度
==h|+NFa Bg 7j5 15
,TKs/-_? 箱座底凸缘厚度
AK@`'$ RVgPH<1X@e 25
LL= Z$U
$ 地脚螺钉直径
|P ,zGy m?D
<{BQ; M24
u{OS6Ky 地脚螺钉数目
N"Qg\PS _ 查手册 6
gnQo1q{ 4 轴承旁联结螺栓直径
eq@am(#&kY }pl]9 M12
H[ BD ) 盖与座联结螺栓直径
yyY~ *Le =（0.5 0.6）
M# \ < M10
%1-K);S J 轴承端盖螺钉直径
V- K L% =（0.4 0.5）
[K cki+ /~3N@J ]>R`;"( 10
GI2eJK 视孔盖螺钉直径
m,W) N9 M =（0.3 0.4）
^[{`q9A#d 8
w/b>awI 定位销直径
8
uDerJ ! =（0.7 0.8）
EJf #f 8
eu# ,WwlG ， ， 至外箱壁的距离
0dgP 查手册表11—2 34
Awu $g. 22
,O :EX0 18
s? QVX~S" ， 至凸缘边缘距离
'|vD/Qf=& 查手册表11—2 28
;{<aA 5 16
r4O|() 外箱壁至轴承端面距离
"z
rA`` = + +（5 10）
:J^qj AV 50
L'zE<3O'3 大齿轮顶圆与内箱壁距离
Y/. AUN
Z >1.2
2v0!` &?M{ 15
z]^+^c_ 齿轮端面与内箱壁距离
Z[",$Lt >
8F#osN 10
K)\(wxv 箱盖，箱座肋厚
e]lJqC |u@+`4o 9
>_XO c 8.5
"(s6aqO$ 轴承端盖外径
ze`1fO|% +（5 5.5）
J,f /fPaf7 120（1轴）
q[7CPE0n 125（2轴）
y n SBVb!) 150（3轴）
qE )Y} oN 轴承旁联结螺栓距离
bS>R5*Zp _ Yfmxn8V 120（1轴）
4&Byl85q 125（2轴）
g> so
R&* 150（3轴）
PU W[e% 九 轴的设计：
q u_)`wB 1高速轴设计：
geksjVwPH ①材料：选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。
93j{.0]X ②各轴段直径的确定：根据课本第230页式14-2得： 又因为装小带轮的电动机轴径 ，又因为高速轴第一段轴径装配大带轮，且 所以查手册第9页表1-16取 。L1=1.75d1-3=60。
5sCFzo<=vh 因为大带轮要靠轴肩定位，且还要配合密封圈，所以查手册85页表7-12取 ，L2=m+e+l+5=28+9+16+5=58。
!O|ql6^; 段装配轴承且 ，所以查手册62页表6-1取 。选用6009轴承。
XA e \s` L3=B+ +2=16+10+2=28。
2
P=[ 段主要是定位轴承，取 。L4根据箱体内壁线确定后在确定。
pz{'1\_+9 装配齿轮段直径：判断是不是作成齿轮轴：
bmu6@jT 查手册51页表4-1得：
Y9F)`1 7 得：e=5.9＜6.25。
Hkdf $$\ 段装配轴承所以 L6= L3=28。
?WQNIX4 2 校核该轴和轴承：L1=73 L2=211 L3=96
!xu9+{- 作用在齿轮上的圆周力为：
*Za aO^! 径向力为
2-~|Z=eGW 作用在轴1带轮上的外力：
;j{7!GeKa 求垂直面的支反力：
H+ l X-, T-'~? [v &)n_]R#) 求垂直弯矩，并绘制垂直弯矩图：
7h %4] K UKACUL OO n X` 求水平面的支承力：
#uSK#>H_! 由 得
8-m
3e N
>H>gH2q p N
ciud RK63M 求并绘制水平面弯矩图：
{^#2=`:)O )tS-.P rA- _T5)n=| 求F在支点产生的反力：
"xe=N +L0w;w T F30
]
求并绘制F力产生的弯矩图：
3uV4 /% U d H?
ScXM= T dk
,&8 F在a处产生的弯矩：
/ )EY2Y' hN3u@P^ 求合成弯矩图：
ib$nc2BP b 考虑最不利的情况，把 与 直接相加。
{hQ6K)s w\Mnu}<e$ } XR : 2 求危险截面当量弯矩：
_OMpIdY,R* 从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数 ）
.$&Q[r3Lu `pL^}_>|GM 计算危险截面处轴的直径：
>xqM5#m`E$ 因为材料选择 调质，查课本225页表14-1得 ，查课本231页表14-3得许用弯曲应力 ，则：
)}MHx`KT2 ('C7= u&F 因为 ，所以该轴是安全的。
e$ e#NoN 3轴承寿命校核：
Md,pDWb 轴承寿命可由式 进行校核，由于轴承主要承受径向载荷的作用，所以 ，查课本259页表16-9，10取 取
t 9^A(Vh"- 按最不利考虑，则有：
e)H!uR DWU`\9xA* 则 因此所该轴承符合要求。
0:=ZkEEeU 4弯矩及轴的受力分析图如下：
,qQG;w,m t\4[``t 5键的设计与校核:
\K
iwUz 根据 ，确定V带轮选铸铁HT200，参考教材表10-9,由于 在 范围内，故 轴段上采用键 ： ,
"Pz}@= 采用A型普通键:
UG;Y^?Ppe5 键校核.为L1=1.75d1-3=60综合考虑取 =50得 查课本155页表10-10 所选键为：
HN6}R|IH 中间轴的设计：
]]0,|My7 ①材料：选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。
>?l OE
-}^ ②根据课本第230页式14-2得：
:7g=b%; 段要装配轴承，所以查手册第9页表1-16取 ，查手册62页表6-1选用6208轴承，L1=B+ + + =18+10+10+2=40。
x%N\5 V1 装配低速级小齿轮，且 取 ，L2=128，因为要比齿轮孔长度少 。
~rD={&0 段主要是定位高速级大齿轮，所以取 ，L3= =10。
F'JY? 装配高速级大齿轮，取 L4=84-2=82。
J=W0Xi ! 段要装配轴承，所以查手册第9页表1-16取 ，查手册62页表6-1选用6208轴承，L1=B+ + +3+ =18+10+10+2=43。
$w#r"= ) ③校核该轴和轴承：L1=74 L2=117 L3=94
w Q+8\ s= 作用在2、3齿轮上的圆周力：
{Qv>q$Q N
Km#pX1]>e 径向力：
$t~@xCi]S l [G Os&D1 b'YE9E 求垂直面的支反力
\ H Z9S= ?GA&f2]a )$ Mmn 计算垂直弯矩：
'heJ"k ? ] )DX %$f Y&HK 1>M_ 求水平面的支承力：
j*v40mXl`2 I 1Sa^7 k c `V4b% 计算、绘制水平面弯矩图：
l _rn++ h#r^teui) & fC!(Oy 求合成弯矩图，按最不利情况考虑：
. @q-B+Eg b5G}3)'w I6!5Yj]O" 求危险截面当量弯矩：
v``-F(i$ 从图可见，m-m,n-n处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数 ）
MPgS!V1 3REx45M2 I` K$E/ns 计算危险截面处轴的直径：
RyJ 1mAC n-n截面:
^ KK_qC m-m截面:
&,\=3 ' 由于 ，所以该轴是安全的。
}R[#?ty; ] 轴承寿命校核：
mW2,1}Jv 轴承寿命可由式 进行校核，由于轴承主要承受径向载荷的作用，所以 ，查课本259页表16-9，10取 取
'_ \;jFAM "\W-f Uxfl_@lJ 则 ，轴承使用寿命在 年范围内，因此所该轴承符合要求。
7uorQfR ? ④弯矩及轴的受力分析图如下：
kd`0E-QU ⑤键的设计与校核：
:<Y}l-x 已知 参考教材表10-11，由于 所以取
j$UV/tp5T 因为齿轮材料为45钢。查课本155页表10-10得
Q5{Pv}Jx L=128-18=110取键长为110. L=82-12=70取键长为70
C?ib_K* 根据挤压强度条件，键的校核为：
=<r8fXWZ mR\`DltoV 所以所选键为:
4/ kv3rv 从动轴的设计：
?bZovRx ⑴确定各轴段直径
p(;U@3G ①计算最小轴段直径。
&6 s) X 因为轴主要承受转矩作用，所以按扭转强度计算，由式14-2得：
ml0.$z 考虑到该轴段上开有键槽，因此取
YJg,B\z} 查手册9页表1-16圆整成标准值，取
}8|[;Qa`y ②为使联轴器轴向定位，在外伸端设置轴肩，则第二段轴径 。查手册85页表7-2，此尺寸符合轴承盖和密封圈标准值，因此取 。
E! BPE> ③设计轴段 ，为使轴承装拆方便，查手册62页，表6-1，取 ，采用挡油环给轴承定位。选轴承6215: 。
@E( 7V(m/ ④设计轴段 ，考虑到挡油环轴向定位，故取
T9)n Q[ ⑤设计另一端轴颈 ，取 ，轴承由挡油环定位，挡油环另一端靠齿轮齿根处定位。
'i;|c ⑥ 轮装拆方便，设计轴头 ，取 ，查手册9页表1-16取 。
)#|<w9uec ⑦设计轴环 及宽度b
fDE%R={!n5 使齿轮轴向定位，故取 取
J:u W`R ,
\!IMaB] ⑵确定各轴段长度。
9Zry]$0~R 有联轴器的尺寸决定 (后面将会讲到).
dkgSvi :! JO=[YoTr 因为 ,所以
uw\2qU3gk 轴头长度 因为此段要比此轮孔的长度短
~DRmON5 M 8l}1c=A}Vi 其它各轴段长度由结构决定。
21s4MagC （4）．校核该轴和轴承：L1=97.5 L2=204.5 L3=116
Sxdsv9w 求作用力、力矩和和力矩、危险截面的当量弯矩。
o1&:ry 作用在齿轮上的圆周力：
CT0l!J~5m~ g (VNy@ 径向力：
;.xoN|Per >hBxY]< \ 求垂直面的支反力：
-jgysBw+Xb L
%ip> +*\X]06 计算垂直弯矩：
|KB0P@=a ' (?
uPr .m
(~zd6C1. 求水平面的支承力。
&g2 Eptx #
!fBF|*/ p!] 6ll^ 计算、绘制水平面弯矩图。
hcV JBK i)#:qAtP* $^u}a 求F在支点产生的反力
,q(&)L$S 8 Ll[ fJZA pg]Bs JN 求F力产生的弯矩图。
OD' ]: r{L4]|(utY ?#yV3h|Ij F在a处产生的弯矩：
ikE<=:pe jx a cg^c 求合成弯矩图。
BBcV9CGU 考虑最不利的情况，把 与 直接相加。
q+B&orp S+TOSjfis 求危险截面当量弯矩。
4f(Kt,0 从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数 ）
cYXM__ pP(XIC 计算危险截面处轴的直径。
ng:Q1Q9N 因为材料选择 调质，查课本225页表14-1得 ，查课本231页表14-3得许用弯曲应力 ，则：
>0p$(>N] qfcY E= 考虑到键槽的影响，取
g$dsd^{O7 因为 ，所以该轴是安全的。
0]HYP;E"U （5）．轴承寿命校核。
WyP W* 轴承寿命可由式 进行校核，由于轴承主要承受径向载荷的作用，所以 ，查课本259页表16-9，10取 取
[ sd;`xk 按最不利考虑，则有：
{'16:dTJ 则 ,
}I`a`0/ 该轴承寿命为64.8年,所以轴上的轴承是适合要求的。
[r/k% < （6）弯矩及轴的受力分析图如下：
zhY+x<- （7）键的设计与校核：
oD}uOC}FS{ 因为d1=63装联轴器查课本153页表10-9选键为 查课本155页表10-10得
]Qm]I1P 因为L1=107初选键长为100,校核 所以所选键为:
NBb6T
V}j 装齿轮查课本153页表10-9选键为 查课本155页表10-10得
czlFr|O; 因为L6=122初选键长为100,校核
eT2*W$ 所以所选键为: .
s+:= I
e 十 高速轴大齿轮的设计
S*AERm 因 采用腹板式结构
"`6n6r42 代号 结构尺寸和计算公式 结果
~
ihI_q" 轮毂处直径
L@JOGCYy Qp`gswvE 72
g/13~UM\ 轮毂轴向长度
&@ JvnO: 1:Si,d,wh 84
RCRpzY+@ 倒角尺寸
Z,iH y3` *.)tG 1
!%dN<%Ah 齿根圆处的厚度
yoA fc
]({~,8s 10
RmZ]"
` 腹板最大直径
ah~Y eJp ax
41N25 321.25
!nAX$i~ 板孔直径
{}:ToIp 3]?#he 62.5
%,ngRYxT# 腹板厚度
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+MmHu6"1 电动机带轮的设计
NY?;erX vX ] Gf4, 代号 结构尺寸和计算公式 结果
^_lzZO hG ?.Pg\ur 手册157页 38mm
%u;~kP|S% r_;9' #&' H.UX,O@ 68.4mm
qY[xp m : _QCfH IU tx!.]4 取60mm
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P (S>=,Y& NzNA>[$[ p uT'y 74.7mm
bu51$s?B #h/Mbj~ S n9s iX 10mm
b:w?PC~O SB)5@
nmS ? mlNL/: 15mm
2YDM9`5xs\ a5w:u5 uw2hMt (N 5mm
-ig6w.%lk 十一.联轴器的选择：
3N_"rNKD 计算联轴器所需的转矩： 查课本269表17-1取 查手册94页表8-7选用型号为HL6的弹性柱销联轴器。
@/ k@WhFZ 十二润滑方式的确定：
o;?/HE%,[ 因为传动装置属于轻型的，且传速较低，所以其速度远远小于 ，所以采用脂润滑，箱体内选用SH0357-92中的50号润滑，装至规定高度。
'R_g">B. 十三.其他有关数据见装
