1、输入齿轮的各项参数：
SJ lE!MK }qWB=,8HQ 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；
lV$#>2Hh5 g}uSIv^ 径向间隙系数：c_modulus；齿顶高系数：ha_modulus；齿宽：teeth_width；齿厚等于
http://www.ji-xie.net.cn齿槽宽的圆的直径：dse；
@*- 6DG-f td23Z1Elk# 2、编辑齿轮关系式：见“软件下载”区；
g5u4|+70 D*?LcxX 3、插入基准曲线（草绘）：
JNJ6HyCU mEkYT FRONT平面作为草绘平面，绘制4个圆，圆的直径分别设定为：da, db, df, dse；完成后如下图：
}$r]\v 4HX;9HPHE< =dQ/^C_hj 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 hE$3l+ 回答者： lovegps - 副总裁 十级 11-25 14:33
x 25zk4- 一、 设计题目：二级直齿圆柱齿轮减速器
Df:/r% 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。
h@\HPYi#. 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%。
Y(2Z<d 3． 知条件：运输带卷筒转速 ，
t5u#[* 减速箱输出轴功率 马力，
='_3q n. 二、 传动装置总体设计：
$bfmsCcHL 1. 组成：传动装置由电机、减速器、工作机组成。
T:9M|mD 2. 特点：齿轮相对于轴承不对称分布，故沿轴向载荷分布不均匀，要求轴有较大的刚度。
KaH e( 3. 确定传动方案：考虑到电机转速高，传动功率大，将V带设置在高速级。 其传动方案如下：
+DR{aX/ll Z glU{sU 三、 选择电机
l~Ka(*[!U 1. 计算电机所需功率 ： 查手册第3页表1-7：
inZ0iU9dy －带传动效率：0.96
\ pTv;( －每对轴承传动效率：0.99
dK,=9DQy5 －圆柱齿轮的传动效率：0.96
2;3&&yK2b －联轴器的传动效率：0.993
9
`q(_\ x —卷筒的传动效率：0.96
nZc6
*jiz 说明：
YI > xxWA －电机至工作机之间的传动装置的总效率：
}[MkJ21! apgKC; q5@Nd3~h 2确定电机转速：查指导书第7页表1：取V带传动比i=2 4
x K\i&A 二级圆柱齿轮减速器传动比i=8 40所以电动机转速的可选范围是：
m({ q<&]Qp bAuiMw7! 符合这一范围的转速有：750、1000、1500、3000
8 Gy*BpmJn 根据电动机所需功率和转速查手册第155页表12-1有4种适用的电动机型号，因此有4种传动比方案如下：
}d iE' 方案 电动机型号 额定功率 同步转速
0Zo><= r/min 额定转速
'zT7$ .L r/min 重量 总传动比
.;.Zbhm 1 Y112M-2 4KW 3000 2890 45Kg 152.11
~ Fl\c- 2 Y112M-4 4KW 1500 1440 43Kg 75.79
,j\uvi(Y 3 Y132M1-6 4KW 1000 960 73Kg 50.53
* LWihal 4 Y160M1-8 4KW 750 720 118Kg 37.89
!?Y71:_! 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：
ua &uR7 #F2DEo^0 额定功率kW 满载转速 同步转速 质量 A D E F G H L AB
= MD)F 4 960 1000 73 216 38 80 10 33 132 515 280
?hR0
MnP 四 确定传动装置的总传动比和分配传动比：
AN[ pjC< 总传动比：
cfg.&P> 分配传动比：取 则
Kx eq Q@ 取 经计算
a|[f%T<< 注： 为带轮传动比， 为高速级传动比， 为低速级传动比。
qQO*:_ezzk 五 计算传动装置的运动和动力参数：
2Ur&_c6 P 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
fQg^^ZXe" ——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。
v)nv"o[ 1. 各轴转速：
\u[5O@v# "&^KnWk= (b&Z\?" 2各轴输入功率：
R\#5;W ^ $AMcU5^b7 3DB= Xh @Gw ] cm 3各轴输入转矩：
)J+rt^4| ,1JQjsR ^8 -,S[az P c5C*{C B4+u/hkbh? 运动和动力参数结果如下表：
Nlwt}7 轴名 功率P KW 转矩T Nm 转速r/min
bJR\d0Z 输入 输出 输入 输出
0]]OE+9<c 电动机轴 3.67 36.5 960
*-q &~ 1轴 3.52 3.48 106.9 105.8 314.86
^nOh 8L; 2轴 3.21 3.18 470.3 465.6 68
O*,O ]Q 3轴 3.05 3.02 1591.5 1559.6 19.1
Z C<EPUV( 4轴 3 2.97 1575.6 1512.6 19.1
0JR )-* 六 设计V带和带轮：
D; +Y0B 1.设计V带
Qm"~XP ①确定V带型号
l b=fS% 查课本 表13-6得： 则
mL'A$BR` 根据 =4.4, =960r/min,由课本 图13-5，选择A型V带，取 。
d/$e#8 查课本第206页表13-7取 。
v@s"*E/PF7 为带传动的滑动率 。
@ptrF
pSL ②验算带速： 带速在 范围内，合适。
_,UYbD\[J} ③取V带基准长度 和中心距a：
erTly2-SJ 初步选取中心距a： ，取 。
n-qle5s j 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： 。
cd=H4:<T5 ④验算小带轮包角 ：由课本第195页式13-1得： 。
V2@( BliP ⑤求V带根数Z：由课本第204页式13-15得：
!O'p{dj][ 查课本第203页表13-3由内插值法得 。
v~ ._]f$: K]7[|qf& )qFqf< :yc EF=0.1
=T?Xph{ =1.37+0.1=1.38
5b I4'
; T<y fpUzX <4 /q5*& L5 Ai EF=0.08
bm Kvvq {`J!DFfur
z{V#_( YWV)C?5x & 查课本第202页表13-2得 。
?@Tsd@s~r 查课本第204页表13-5由内插值法得 。 =163.0 EF=0.009
fmUrwI1 % =0.95+0.009=0.959
?hID yM 9Q\B1Q gS] F4Cq 85# 1}ifJ~)5S ; >X;cZMd wXB d"]G)C 则
zqI |VH 取 根。
IM2<:N%' ⑥求作用在带轮轴上的压力 ：查课本201页表13-1得q=0.10kg/m，故由课本第197页式13-7得单根V带的初拉力：
JEZ0O&_R 作用在轴上压力：
0XyPG 。
HoWK# Nz\ 七 齿轮的设计：
"EWq{l_I5$ 1高速级大小齿轮的设计：
5C*- v,hF 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。
.6 bo ②查课本第166页表11-7得： 。
G[OJ < px 查课本第165页表11-4得： 。
"l#"c{ee{ 故 。
Lc-Wf zT 查课本第168页表11-10C图得： 。
j^f54Ky. 故 。
G1r u F8 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：
vJx( lU`Y 考虑高速级大齿轮与低速级大齿轮相差不大取
uo|:n "v 则 取
j*1MnP3/8Y 实际传动比：
mU||(;I 传动比误差： 。
{sq:vu@NC 齿宽： 取
evVxzU& 高速级大齿轮： 高速级小齿轮：
;MlPP)*k ④验算轮齿弯曲强度：
G2|G}# E 查课本第167页表11-9得：
#D >:'ezm 按最小齿宽 计算：
p2+K-/}ApP 所以安全。
Ggv*EsN/cC ⑤齿轮的圆周速度：
KXWz (L!1 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。
{)Wa"|+ 2低速级大小齿轮的设计：
Ru);wzky ①材料：低速级小齿轮选用 钢调质，齿面硬度为250HBS。
:."+&gb 低速级大齿轮选用 钢正火，齿面硬度为220HBS。
:kjs: 6f] ②查课本第166页表11-7得： 。
Ou
f \%E< 查课本第165页表11-4得： 。
]{ch]m 故 。
2 %H_%Zu9 查课本第168页表11-10C图得： 。
,hT**(W 故 。
AOTtAV_e 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
T[cJ 计算中心距： 由课本第165页式11-5得：
F
hyY+{% )$*B 取 则 取
`\=~
$&vjC 计算传动比误差： 合适
,bB}lU) 齿宽： 则取
jD6T2K7i 低速级大齿轮：
Ms+SJ5Lg 低速级小齿轮：
#TeAw<2U ④验算轮齿弯曲强度：查课本第167页表11-9得：
ZHj7^y@P 按最小齿宽 计算：
W(.svJUgb. 安全。
8'v:26 ⑤齿轮的圆周速度：
;^)4u 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。
D@ @ "w+ 八 减速器机体结构尺寸如下：
Jt?`(H 名称 符号 计算公式 结果
byZj7q5&Q 箱座厚度
nwDGzC~y< q)YHhH\ 10
izu_KBzy 箱盖厚度
!D/W6Ic@ b%VZPK A; 9
|n(b>.X 箱盖凸缘厚度
%PK(Z* > (^<skx> 12
_m%Ab3iT~ 箱座凸缘厚度
v\}{eP' <jL L2-5r0 15
ZiaFByLy 箱座底凸缘厚度
Emk:@$3{r 8>X] wA6q 25
&u (pBr8B 地脚螺钉直径
y+Bxe )6^V g12.4+ M24
@?t+O'& 地脚螺钉数目
tS,AS,vy] 查手册 6
1IK* j +% 轴承旁联结螺栓直径
A 0;ng2& \GGyz {i M12
1XHE:0!dQ 盖与座联结螺栓直径
%Bg>=C)^(1 =（0.5 0.6）
S*WLb/R2 M10
h +9~^<oFl 轴承端盖螺钉直径
Rgz zbW =（0.4 0.5）
&uf|Le4 h6 ;zAM} sAF= "u B 10
)k4&S{ = 视孔盖螺钉直径
5`::#[ =（0.3 0.4）
}CrWm Ju0 8
KJt6d`ZN 定位销直径
*nV"X0& =（0.7 0.8）
$3eoZ1q'U- 8
mdc sL~R ， ， 至外箱壁的距离
]qEg5:yY 查手册表11—2 34
WkPT6d 22
)X8N|W>vh 18
t&_X{!1X"w ， 至凸缘边缘距离
x l=i _ 查手册表11—2 28
0XA0 b1V X 16
`9|Uu#x 外箱壁至轴承端面距离
]?Q<lMG = + +（5 10）
6DC+8I< 50
j%8 1q 大齿轮顶圆与内箱壁距离
LQ||7>{eX >1.2
`9acR>00$ 15
!=6 \70lJ 齿轮端面与内箱壁距离
+Y>oNX1KN >
?5j~" 10
:_o^oi7G 箱盖，箱座肋厚
[Y^h)k{-$ .(yJ+NU 9
akWOE}5# 8.5
NT9| ``^Z 轴承端盖外径
VWqZ`X +（5 5.5）
?0lz!Nq'S 120（1轴）
Qr?1\H:Lq 125（2轴）
qtFHA+b O 150（3轴）
2_)gJ_kP 轴承旁联结螺栓距离
1 r3}
V7 :k d]n$] 120（1轴）
}R_R w:W 125（2轴）
SU jo%3R 150（3轴）
`dRqheX 九 轴的设计：
A!R'/m'VG 1高速轴设计：
eAG)+b ①材料：选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。
`X<a(5[vV3 ②各轴段直径的确定：根据课本第230页式14-2得： 又因为装小带轮的电动机轴径 ，又因为高速轴第一段轴径装配大带轮，且 所以查手册第9页表1-16取 。L1=1.75d1-3=60。
`^h: } V 因为大带轮要靠轴肩定位，且还要配合密封圈，所以查手册85页表7-12取 ，L2=m+e+l+5=28+9+16+5=58。
'@HCwEuz 段装配轴承且 ，所以查手册62页表6-1取 。选用6009轴承。
Jw{ duM;] L3=B+ +2=16+10+2=28。
wGx H 段主要是定位轴承，取 。L4根据箱体内壁线确定后在确定。
j@{dsS: 6 装配齿轮段直径：判断是不是作成齿轮轴：
W mx3@] < 查手册51页表4-1得：
[c v!YE 得：e=5.9＜6.25。
@\W-=YKLg 段装配轴承所以 L6= L3=28。
bc>&Qj2Z7c 2 校核该轴和轴承：L1=73 L2=211 L3=96
DZ9^>`* 作用在齿轮上的圆周力为：
_7dp(R 径向力为
tjx|;m7 作用在轴1带轮上的外力：
PM'2zP[*W 求垂直面的支反力：
`oM'H+ ?F*I2rt# [. &n,.k 求垂直弯矩，并绘制垂直弯矩图：
FOjX,@x& Zx7aae_{ (;-_j / 求水平面的支承力：
6 X bf3So 由 得
#qeC)T N
U=5~]0g N
Oz)/KZ 求并绘制水平面弯矩图：
_/Ay$l;F ES8(:5 7OS i2 求F在支点产生的反力：
po. QM/b
\ 4t>"-/ *p9 k> )'J 求并绘制F力产生的弯矩图：
!T
9CpIM% ^ )C# G2-0r.f F在a处产生的弯矩：
9~jS_Y)" / vu]ch 求合成弯矩图：
>qmNT/ 考虑最不利的情况，把 与 直接相加。
w^,Xa "yj_v\@4 '`f+QP=` 求危险截面当量弯矩：
GK[9I F#_> 从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数 ）
m_,Jbf #rNc+ 计算危险截面处轴的直径：
.L]5,#2([ 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：
{dn:1IcN s)KlK h 因为 ，所以该轴是安全的。
-= izu]Fb, 3轴承寿命校核：
<FI*A+I4\ 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
@AK& R~< 按最不利考虑，则有：
R~fk/T ? u]i%<Yy89 则 因此所该轴承符合要求。
q?@* 4弯矩及轴的受力分析图如下：
W1Ye+vg/s B]E c 5键的设计与校核:
C [d1n#@r 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 ： ,
E&5S[n9{3 采用A型普通键:
L4 bYVTm| 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：
:{B']~Xf 中间轴的设计：
?<Lm58p8 ①材料：选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。
0W Yu5| ②根据课本第230页式14-2得：
5% }!z~8Y4 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。
{F S)f 装配低速级小齿轮，且 取 ，L2=128，因为要比齿轮孔长度少 。
.rnT'""i<5 段主要是定位高速级大齿轮，所以取 ，L3= =10。
gsl_a W! 装配高速级大齿轮，取 L4=84-2=82。
.w'b%M 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。
1& <o3)L: ③校核该轴和轴承：L1=74 L2=117 L3=94
jicH 94#(] 作用在2、3齿轮上的圆周力：
\u))1zRd N
3d4A~ !Iz 径向力：
] @#w R 9)o@d`*
'cQ,;y 求垂直面的支反力
$)BPt GMGo v~jm<{={g
Gv}Q/v 计算垂直弯矩：
LZ.X cy 8eYEi *: :.Uo4O 求水平面的支承力：
tE < ?L #y[omla8 @^ *62 计算、绘制水平面弯矩图：
@+S r~:K 78~/1- c~;V vYu 求合成弯矩图，按最不利情况考虑：
cMnN} ' dqo-.,= P1B=fgT 求危险截面当量弯矩：
` aF8|tc_ 从图可见，m-m,n-n处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数 ）
`'k2gq& r>TOJVT&] YRr,{[e 计算危险截面处轴的直径：
>goHQ30: n-n截面:
Uxik&M m-m截面:
qu dY9_ 由于 ，所以该轴是安全的。
1s(]@gt 轴承寿命校核：
o0S 8ki 轴承寿命可由式 进行校核，由于轴承主要承受径向载荷的作用，所以 ，查课本259页表16-9，10取 取
"5O> egt O8_! !Qd qSG0TWD!pq 则 ，轴承使用寿命在 年范围内，因此所该轴承符合要求。
}4H}*P> + ④弯矩及轴的受力分析图如下：
"#-iD ⑤键的设计与校核：
u%E8&T8, 已知 参考教材表10-11，由于 所以取
96QY0
因为齿轮材料为45钢。查课本155页表10-10得
b4bd^nrqV L=128-18=110取键长为110. L=82-12=70取键长为70
GKSF(Tnj 根据挤压强度条件，键的校核为：
tcsb]/my 9y; }B
y 所以所选键为:
. =t:Uy 从动轴的设计：
)T^w c: ⑴确定各轴段直径
_z{9V7n4 ①计算最小轴段直径。
d;wq@ e 因为轴主要承受转矩作用，所以按扭转强度计算，由式14-2得：
o$Nhx_F 考虑到该轴段上开有键槽，因此取
W6i9mER- 查手册9页表1-16圆整成标准值，取
g1"Z pD 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 。
d|7LCW+HW 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: 。
Q^nf D
④设计轴段 ，考虑到挡油环轴向定位，故取
i8-Y,&>V 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。
v1X[/ \;U ⑥ 轮装拆方便，设计轴头 ，取 ，查手册9页表1-16取 。
6
R})KIG ⑦设计轴环 及宽度b
CI-za !T 使齿轮轴向定位，故取 取
jg G9?w)|u ,
!K}W.yv, ⑵确定各轴段长度。
s@7h oU-+ 有联轴器的尺寸决定 (后面将会讲到).
bHE.E BZ rxyeix 因为 ,所以
g<M!]0OK 轴头长度 因为此段要比此轮孔的长度短
6o \uv q >>1?hzA 其它各轴段长度由结构决定。
qm:C1#<p
（4）．校核该轴和轴承：L1=97.5 L2=204.5 L3=116
X9]} UX 求作用力、力矩和和力矩、危险截面的当量弯矩。
ryh"/lu[B 作用在齿轮上的圆周力：
kh2TD xa& ) 5$?e 径向力：
oQu>Qr{Zp Tq? Ai_
求垂直面的支反力：
REK):(i7P $ B&Zn Z? 3Wv^{|^ 计算垂直弯矩：
jG;J qT Dv/7 w[F .m
Ry]9n.y 求水平面的支承力。
0:u:#))1 V,d\Wk k/ {j]cL !Od 计算、绘制水平面弯矩图。
JW^ ${4 S\:+5} Qg(;>ops 求F在支点产生的反力
6? KUS}nRS F!)[H["_ wS#Uw_[ 求F力产生的弯矩图。
``:[J r & K|-m6!C!7 ]3f[v: JQ F在a处产生的弯矩：
v G\J8s U), HrI>; 求合成弯矩图。
M 80Q6 K 考虑最不利的情况，把 与 直接相加。
WH1 " HO $6wSqH?q 求危险截面当量弯矩。
sRT H_]c 从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数 ）
%,02i@Fc q6C`hVM l 计算危险截面处轴的直径。
YA RL/V 因为材料选择 调质，查课本225页表14-1得 ，查课本231页表14-3得许用弯曲应力 ，则：
s=jYQ5nv `H$XO{w 考虑到键槽的影响，取
pY
)x&uM! 因为 ，所以该轴是安全的。
md'wre3 （5）．轴承寿命校核。
,iP
YsW] 5 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
<iU@ M31 按最不利考虑，则有：
7>O`UT<t4@ 则 ,
<Y?Z& rNb 该轴承寿命为64.8年,所以轴上的轴承是适合要求的。
a?r$E.W'& （6）弯矩及轴的受力分析图如下：
8_H BcZWs （7）键的设计与校核：
zs
I?X>4 因为d1=63装联轴器查课本153页表10-9选键为 查课本155页表10-10得
"D_:`@V( 因为L1=107初选键长为100,校核 所以所选键为:
'hBnV xd& 装齿轮查课本153页表10-9选键为 查课本155页表10-10得
SF-"3M 因为L6=122初选键长为100,校核
2!B|w8ar 所以所选键为: .
M NwY
十 高速轴大齿轮的设计
[j '!+)>_ 因 采用腹板式结构
t7x<=rW7u 代号 结构尺寸和计算公式 结果
W5`p Qd k 轮毂处直径
)/)u.$pi ]9/A=p?J@ 72
L{F]uz_[x 轮毂轴向长度
@U5gxK* %?gG-R 84
1#_ pj
eG 倒角尺寸
fTy:Re :AztHf?X 1
| L Q%sV 齿根圆处的厚度
{*GBUv5 H6 x 10
CA`V)XIsP 腹板最大直径
_p0Yhju? qX-5/;n 321.25
e3CFW_p 板孔直径
eu$VKLY* ~$T>,^K
y 62.5
#1'q'f:7 & 腹板厚度
|U{~t< BF# zMP6hn 25.2
'{
=F/q 电动机带轮的设计
T=42]h U3:|!CC)T 代号 结构尺寸和计算公式 结果
`f~bnL Oz-/0;1n 手册157页 38mm
}WC[ <AqI y<- ]'Yts \HzmhQb+m 68.4mm
o ;Z"I & A)n_ST0 .cs x"JC 取60mm
"] ]LQb$ 4lX_2QT]E aanS^t0 81mm
O8\f]!O( Pa d)| "QXnE^ 74.7mm
r4iNX+h?V i3 |xdYe$ ]h`* w 10mm
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Aj cKz =bD .5 ,F) 15mm
(N&?Z]|yr +?"F=.SZ ZXb{-b?[` 5mm
7=?!B#hm ! 十一.联轴器的选择：
D^%IFwU^ 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。
M("sekL 十二润滑方式的确定：
~Oq
_lM 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。
`O2P&!9& 十三.其他有关数据见装
