1、输入齿轮的各项参数：
HQ0fY r2 .f8U 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；
H="E#AC%8/ ?nc:B]=pTY 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；
nMT"Rp 9esMr0*= 2、编辑齿轮关系式：见“软件下载”区；
N)0V 6 q" UZD Xv=r| 3、插入基准曲线（草绘）：
W+5<=jXFB i"Z 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：
l.3|0lopX) ):5M + r&0IhE 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 O*dtV X 回答者： lovegps - 副总裁 十级 11-25 14:33
kS)azV 一、 设计题目：二级直齿圆柱齿轮减速器
KP*cb6v A 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。
41oXOB 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%。
;GF+0~5> 3． 知条件：运输带卷筒转速 ，
F15Yn 减速箱输出轴功率 马力，
zxhE9 [`*e 二、 传动装置总体设计：
gAxf5 A_x) 1. 组成：传动装置由电机、减速器、工作机组成。
8Ts_;uId 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。
s-lNpOi 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：
*^=z Q~ Z6\H4,k& 三、 选择电机
q1_iV.G< 1. 计算电机所需功率 ： 查手册第3页表1-7：
appWq}db －带传动效率：0.96
M:/)| fk －每对轴承传动效率：0.99
tH^]`6"QUa －圆柱齿轮的传动效率：0.96
15dbM/Gj －联轴器的传动效率：0.993
k[<Ux h% —卷筒的传动效率：0.96
-Ed<Kl 说明：
2T &n6t$p －电机至工作机之间的传动装置的总效率：
]mZN18# G W@g 4Uzx 2
2确定电机转速：查指导书第7页表1：取V带传动比i=2 4
T@P[jtH<d 二级圆柱齿轮减速器传动比i=8 40所以电动机转速的可选范围是：
s1kG:h2 |$ HB :VpNFn 符合这一范围的转速有：750、1000、1500、3000
"xxt_ 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：
^= .QQo||B 方案 电动机型号 额定功率 同步转速
HpGI\s r/min 额定转速
'5;
/V r/min 重量 总传动比
TRzL": 1 Y112M-2 4KW 3000 2890 45Kg 152.11
J]4pPDm 2 Y112M-4 4KW 1500 1440 43Kg 75.79
FhJtiw@ 3 Y132M1-6 4KW 1000 960 73Kg 50.53
Zog&:]P'F 4 Y160M1-8 4KW 750 720 118Kg 37.89
qS?uMms7w 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：
b-Xc6f 6i7 +.#s 额定功率kW 满载转速 同步转速 质量 A D E F G H L AB
W"[Q=$2<< 4 960 1000 73 216 38 80 10 33 132 515 280
,(y6XUV~ 四 确定传动装置的总传动比和分配传动比：
u?%FD~l:uU 总传动比：
%k =c9ll@: 分配传动比：取 则
W \1V`\gF 取 经计算
^jB17z[ 注： 为带轮传动比， 为高速级传动比， 为低速级传动比。
mO8E-D *3 五 计算传动装置的运动和动力参数：
~/l5ys 将传动装置各轴由高速到低速依次定为1轴、2轴、3轴、4轴
p "tCMB ——依次为电机与轴1，轴1与轴2，轴2与轴3，轴3与轴4之间的传动效率。
S!6 ? b5 1. 各轴转速：
,9YgznQ ^_5t5> /#-zI#iK
2各轴输入功率：
0 P2l q 3;Y 9< eo&^~OVT oa<%R8T?@ 3各轴输入转矩：
7N4)T'B
Z3qr2 / H63?Erh>a -I'Jm=q3] <s w fYT!N 运动和动力参数结果如下表：
h\lyt(.s 轴名 功率P KW 转矩T Nm 转速r/min
GzEv p 输入 输出 输入 输出
' ;zS0Yk 电动机轴 3.67 36.5 960
hn[lhC 1轴 3.52 3.48 106.9 105.8 314.86
6R#.AD\
2轴 3.21 3.18 470.3 465.6 68
*|({(aZ 3轴 3.05 3.02 1591.5 1559.6 19.1
?X^.2+]*& 4轴 3 2.97 1575.6 1512.6 19.1
a%*W(
4=Y 六 设计V带和带轮：
JsK_q9]$e 1.设计V带
k Hz?vVE/l ①确定V带型号
5H }d\=z 查课本 表13-6得： 则
, R[<+!RS 根据 =4.4, =960r/min,由课本 图13-5，选择A型V带，取 。
%v)+]Ds{ 查课本第206页表13-7取 。
/K :H2?J 为带传动的滑动率 。
#7Jvk_r9Y ②验算带速： 带速在 范围内，合适。
.g>0FP ③取V带基准长度 和中心距a：
,Fzuo:{uy 初步选取中心距a： ，取 。
r8,'LZI z 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： 。
1qm
_Qs& ④验算小带轮包角 ：由课本第195页式13-1得： 。
MHQM' ⑤求V带根数Z：由课本第204页式13-15得：
h pKr P 查课本第203页表13-3由内插值法得 。
&6&$vF65c e !N% ZKF
#(G EF=0.1
ZLlAK ?N =1.37+0.1=1.38
d$B+xW &xE+PfX #3}!Q0 ~t Zy-1 EF=0.08
v9MliD' i Lk"lcX kJ"}JRA< oD 3Q{ e 查课本第202页表13-2得 。
yC\!6pg 查课本第204页表13-5由内插值法得 。 =163.0 EF=0.009
icN#8\E =0.95+0.009=0.959
y\ XWg`X
y :RDQP =VGRM#+D Sh(XFUJ I<!,_$: C] M{ IeAUVR S) 则
:u|F>e 取 根。
e$N1 m:1* 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：
l
9bg 作用在轴上压力：
-?1ed|I8 。
CGs5`a 七 齿轮的设计：
;Swj`'7 1高速级大小齿轮的设计：
} QpyU% 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。
>x8~?)7z ②查课本第166页表11-7得： 。
<4Ik]Uz^ 查课本第165页表11-4得： 。
9
=D13s(C 故 。
O5dBI_ 查课本第168页表11-10C图得： 。
)TOKHN 故 。
\9k {h08s 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：
uO4R5F|tL 考虑高速级大齿轮与低速级大齿轮相差不大取
@!mjjeG+1 则 取
-~_;9[uV 实际传动比：
T;#:Y 传动比误差： 。
#Ti5G"C 齿宽： 取
`! _mIh} 高速级大齿轮： 高速级小齿轮：
%:Y'+!bX ④验算轮齿弯曲强度：
VL2 ACv( 查课本第167页表11-9得：
v2 }>/b) 按最小齿宽 计算：
)w0K2&)A 所以安全。
N[wyi&m4 ⑤齿轮的圆周速度：
Atod& qH 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。
-9yW f8 ; 2低速级大小齿轮的设计：
Pj kjUP ①材料：低速级小齿轮选用 钢调质，齿面硬度为250HBS。
79Q>t%rD[ 低速级大齿轮选用 钢正火，齿面硬度为220HBS。
`sM^m`yE ②查课本第166页表11-7得： 。
Z(hRwIOF 查课本第165页表11-4得： 。
m-'+)lB 故 。
{oRR]> 查课本第168页表11-10C图得： 。
M3YC@(N% k 故 。
\< x{U3 q5 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
O> >%lr| 计算中心距： 由课本第165页式11-5得：
J"
U!j ` W{y 取 则 取
GtkZ%<KF9 计算传动比误差： 合适
0]2@T=*kTY 齿宽： 则取
v,Yz\onB^ 低速级大齿轮：
!KLY*bt6 低速级小齿轮：
ZCDcf ④验算轮齿弯曲强度：查课本第167页表11-9得：
+Ec@qP R& 按最小齿宽 计算：
]-g4C t_V 安全。
L%fJH_$_s ⑤齿轮的圆周速度：
v}&J*}_XZ 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。
W)2ZeH* 八 减速器机体结构尺寸如下：
qWw{c&{Q], 名称 符号 计算公式 结果
q[ TW 箱座厚度
wsAijHjJI!
;"+]bne~ 10
? o_ D#gG* 箱盖厚度
GKf%dK L e* p Ylm 9
B/b S: 箱盖凸缘厚度
\-RVPa8k o ' !WW 12
6" |+\ 箱座凸缘厚度
z[De?8=) )U:W
9% 15
t"FB}%G 箱座底凸缘厚度
2qDVAq^@ =l1O9/\9 25
+{@hD+ 地脚螺钉直径
I] 0
D*z ,B$m8wlI| M24
NEcE -7aT 地脚螺钉数目
Un{ 9reX5 查手册 6
{{Z3M> Q 轴承旁联结螺栓直径
btv.M ]B9Ut&mF; M12
V. ~C.x 盖与座联结螺栓直径
KmaMS(A(3 =（0.5 0.6）
p|VgtQ/ )% M10
Hy#<fKz`! 轴承端盖螺钉直径
WcKL=Z?( =（0.4 0.5）
o 9{~F`{p \,yX3R3}.~ V"Y -|R 10
_U`1BmTC2 视孔盖螺钉直径
FAF+ } =（0.3 0.4）
~+bS D<!b 8
h . R bdG 定位销直径
y ZqX[U =（0.7 0.8）
wsyAq' %L 8
wd0 * "c@ ， ， 至外箱壁的距离
/\|Behif 查手册表11—2 34
FOD_m&+ 22
9e'9$-z 18
8@d,TjJDo ， 至凸缘边缘距离
ew\ZF qA; 查手册表11—2 28
~ 6O<5@k 16
D?}K|z LQ 外箱壁至轴承端面距离
wEMg~Hh = + +（5 10）
%TA@-tK= 50
i9quP"< 9 大齿轮顶圆与内箱壁距离
A"R5Fd%6pc >1.2
o%$'-N 15
rT{ + h}vO 齿轮端面与内箱壁距离
Tq`rc"&7u >
*/E5<DO 10
2N[S* #~*e 箱盖，箱座肋厚
Fun+L@:; Qlgii_?#@ 9
y%=t((.Z 8.5
[SX> b"L 轴承端盖外径
]Z# =w +（5 5.5）
g Q~X;' 120（1轴）
5p`.RWls 125（2轴）
YQ#o3 sjs 150（3轴）
t +@UC+aW 轴承旁联结螺栓距离
Zh,{e/j ~Bs=[TNd[ 120（1轴）
.iXI oka 125（2轴）
(_$'e%G0 150（3轴）
(2fWJ% 7VG 九 轴的设计：
S1o P_A[| 1高速轴设计：
K`#bLCXEV0 ①材料：选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。
yttIA/ 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。
wJKP=$6n_ 因为大带轮要靠轴肩定位，且还要配合密封圈，所以查手册85页表7-12取 ，L2=m+e+l+5=28+9+16+5=58。
y?*4SLy 段装配轴承且 ，所以查手册62页表6-1取 。选用6009轴承。
pQf5s7 L3=B+ +2=16+10+2=28。
5
Yf
T 段主要是定位轴承，取 。L4根据箱体内壁线确定后在确定。
yPhTCr5pK 装配齿轮段直径：判断是不是作成齿轮轴：
szW85{<+ 查手册51页表4-1得：
)mF;^3 得：e=5.9＜6.25。
5$.e5y<&( 段装配轴承所以 L6= L3=28。
7.N~e}p 8 2 校核该轴和轴承：L1=73 L2=211 L3=96
A9L
{c!|- 作用在齿轮上的圆周力为：
;u
"BCW 径向力为
T Do!yQ 作用在轴1带轮上的外力：
B+8B<xZ 求垂直面的支反力：
c-gpO|4> N5\]VCX /3ty*LQT 求垂直弯矩，并绘制垂直弯矩图：
HbXYinG% ` $ N()P ,U^V]jC 求水平面的支承力：
zUCtH* 由 得
jdWA)N}kDG N
-U# e N
N|53|H 求并绘制水平面弯矩图：
i r/-zp_ Q5~Y;0' "Gh5
^$w?j 求F在支点产生的反力：
F vt5vQ zEYT,l ?z$ ^4u3 求并绘制F力产生的弯矩图：
a8wQ , AV%t<fDG# ~ M!s0jT F在a处产生的弯矩：
1?}5.*j< w%L::Z4 求合成弯矩图：
7 _*k< W7| 考虑最不利的情况，把 与 直接相加。
3!:?OUhx ub, GF?9 ;('(Yn7~ 求危险截面当量弯矩：
9p{7 x[ C 从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数 ）
y>YQx\mK mOQN$d [ 计算危险截面处轴的直径：
^<
o"3? 因为材料选择 调质，查课本225页表14-1得 ，查课本231页表14-3得许用弯曲应力 ，则：
,K yG^;Riy Zj]jE%AT 因为 ，所以该轴是安全的。
eNEMyv5{w4 3轴承寿命校核：
n?=d)[] 轴承寿命可由式 进行校核，由于轴承主要承受径向载荷的作用，所以 ，查课本259页表16-9，10取 取
)J<VDO:_YA 按最不利考虑，则有：
^vA"3Ixb! -h?ed'e/zz 则 因此所该轴承符合要求。
?7]UbtW[ 4弯矩及轴的受力分析图如下：
\p%,g& ^ x 7I 0[Ii 5键的设计与校核:
pDloew 根据 ，确定V带轮选铸铁HT200，参考教材表10-9,由于 在 范围内，故 轴段上采用键 ： ,
HJ]9e 采用A型普通键:
44p?x8(z* 键校核.为L1=1.75d1-3=60综合考虑取 =50得 查课本155页表10-10 所选键为：
[W#M(`}D 中间轴的设计：
}mx> 3G{d ①材料：选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。
8,DY0PGP ②根据课本第230页式14-2得：
JsZLBq*lP 段要装配轴承，所以查手册第9页表1-16取 ，查手册62页表6-1选用6208轴承，L1=B+ + + =18+10+10+2=40。
aHR&6zj4 装配低速级小齿轮，且 取 ，L2=128，因为要比齿轮孔长度少 。
aViZKps`m 段主要是定位高速级大齿轮，所以取 ，L3= =10。
<T|?`;K 装配高速级大齿轮，取 L4=84-2=82。
]8 ;2Oh
段要装配轴承，所以查手册第9页表1-16取 ，查手册62页表6-1选用6208轴承，L1=B+ + +3+ =18+10+10+2=43。
)GC9%mF; ③校核该轴和轴承：L1=74 L2=117 L3=94
V9%!B3Sb 作用在2、3齿轮上的圆周力：
{/E_ l N
io1hUZ 径向力：
9iy 3 dy^ Y :-O/X X]T&kdQ6q 求垂直面的支反力
N" =$S|Gs r]<?,xx [ dPmtU{E<M 计算垂直弯矩：
1@"os[ 9 k`u.:C& dtDT^~ 求水平面的支承力：
2k]Jkd, E s-"oT= OKO+(>A Q 计算、绘制水平面弯矩图：
ZK p9k 6 |iLf;8_: aSVR +of 求合成弯矩图，按最不利情况考虑：
M r6 q7 Q GoBu gU ;T,`m^@zf 求危险截面当量弯矩：
N}rc3d# 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 ）
oT}-i [=} *MM8\p_PuT ?Fp2W+M
j 计算危险截面处轴的直径：
z1vSt[s n-n截面:
kmZ
U;Z m-m截面:
E WNm }C9 由于 ，所以该轴是安全的。
hvo7T@*' 轴承寿命校核：
r' E|6_0 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
3Q\k!$zq _p^&]eQ+k# g3Z"ri~!G 则 ，轴承使用寿命在 年范围内，因此所该轴承符合要求。
,E3Ze *(U ④弯矩及轴的受力分析图如下：
U6K!FOND ⑤键的设计与校核：
/4wPMAlb 已知 参考教材表10-11，由于 所以取
d: {#Dk# 因为齿轮材料为45钢。查课本155页表10-10得
W'3~vQF L=128-18=110取键长为110. L=82-12=70取键长为70
$_orxu0W 根据挤压强度条件，键的校核为：
WN6%%*w G'c6%;0) 所以所选键为:
, he1WjL 从动轴的设计：
U%u%_{- ⑴确定各轴段直径
S> nf]J` ①计算最小轴段直径。
G+V?c1Me 因为轴主要承受转矩作用，所以按扭转强度计算，由式14-2得：
t1rAS.z& 考虑到该轴段上开有键槽，因此取
^nGKuW7\ 查手册9页表1-16圆整成标准值，取
s.j6"
Q[W ②为使联轴器轴向定位，在外伸端设置轴肩，则第二段轴径 。查手册85页表7-2，此尺寸符合轴承盖和密封圈标准值，因此取 。
~;D5j ) 9I ③设计轴段 ，为使轴承装拆方便，查手册62页，表6-1，取 ，采用挡油环给轴承定位。选轴承6215: 。
.h=H?Hr(V] ④设计轴段 ，考虑到挡油环轴向定位，故取
& T&>4I!'M ⑤设计另一端轴颈 ，取 ，轴承由挡油环定位，挡油环另一端靠齿轮齿根处定位。
xI( t!aYp ⑥ 轮装拆方便，设计轴头 ，取 ，查手册9页表1-16取 。
gl>%ADOB@ ⑦设计轴环 及宽度b
qx2M"uFJ 使齿轮轴向定位，故取 取
L/*K4xQ ,
a"bael ⑵确定各轴段长度。
>4iVVs 有联轴器的尺寸决定 (后面将会讲到).
aYrbB# /pYp, ak 因为 ,所以
ipH'}~=ID 轴头长度 因为此段要比此轮孔的长度短
Uf\,U8U B (_ Ky' . 其它各轴段长度由结构决定。
n1r'Y;G （4）．校核该轴和轴承：L1=97.5 L2=204.5 L3=116
eccJt 求作用力、力矩和和力矩、危险截面的当量弯矩。
F|!
ib5 作用在齿轮上的圆周力：
56 [+;* /j$`Cq3I 径向力：
ujan2'YT \wM8I-f! 求垂直面的支反力：
6u [
B}%l -W'T3_ ,]H2F']4Z 计算垂直弯矩：
MCO`\" `l ukwO%JAr .m
+LB2V3UZ 求水平面的支承力。
cu )w6!f \Jm^XXgS 9`Zwa_Tni 计算、绘制水平面弯矩图。
>&D}^TMYY =niT]xf gvCQ! [ 求F在支点产生的反力
?my2dd,| eYD -8* \SyG#.$ 求F力产生的弯矩图。
o%)38T*n3 GB8>R X6G 2$| F在a处产生的弯矩：
wHE1Jqpo Qa@]
sWcM 求合成弯矩图。
R>y/Y<5= 考虑最不利的情况，把 与 直接相加。
QUK v :; <}( 'w / 求危险截面当量弯矩。
1 ;"DIsz@d 从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数 ）
v!6IH
kAnK1W> 计算危险截面处轴的直径。
B'8T+qvA 因为材料选择 调质，查课本225页表14-1得 ，查课本231页表14-3得许用弯曲应力 ，则：
v&r\Z @% 2f0qfF 考虑到键槽的影响，取
r O-=):2 因为 ，所以该轴是安全的。
[iUy_ C=qp （5）．轴承寿命校核。
PS'SI X 轴承寿命可由式 进行校核，由于轴承主要承受径向载荷的作用，所以 ，查课本259页表16-9，10取 取
^
RIWW0 按最不利考虑，则有：
?cKe~Q?3 则 ,
"/0Vvy _| 该轴承寿命为64.8年,所以轴上的轴承是适合要求的。
iCNJ%AZ H （6）弯矩及轴的受力分析图如下：
{pz7ADK< （7）键的设计与校核：
+~\ 1g^h 因为d1=63装联轴器查课本153页表10-9选键为 查课本155页表10-10得
k<QZ_*x}G 因为L1=107初选键长为100,校核 所以所选键为:
vu|-}v?: 装齿轮查课本153页表10-9选键为 查课本155页表10-10得
0T.kwZ8 因为L6=122初选键长为100,校核
a K?PK }@ 所以所选键为: .
q"Th\? }% 十 高速轴大齿轮的设计
ufvjW] 因 采用腹板式结构
Qv;q*4_ 代号 结构尺寸和计算公式 结果
o|Kd\<r Y 轮毂处直径
z6uHe{| tNC ;CP#R+ 72
4;V;8a\A 轮毂轴向长度
5 Mz6/&` :@#6]W 84
,iM dv+ 倒角尺寸
[Y -3C47 eZMfn$McJv 1
q$7 /X;A 齿根圆处的厚度
FJ{6_=@D 9" cyZO 10
Ws;X;7tS 腹板最大直径
@j'GcN vs ( 7w9 5xI 321.25
j5MUP&/g3 板孔直径
<|1Kh ygv NuR3]Ja\0 62.5
Z=9gok\ 腹板厚度
("P]bU+'> 7=a=@D[ 25.2
_3zJ .% 电动机带轮的设计
dfWtLY BY>]6SrP 代号 结构尺寸和计算公式 结果
=k##*% k%?qN,Cl 手册157页 38mm
pMV ?vH k|3hs('y| %hi] oz 68.4mm
I|.
< Kj/Lcx;bh KskPFXxP 取60mm
ccwz: 7r qflOi8 ]e(\<R 6Gf 81mm
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F0ylJ
/E yi*EE% 74.7mm
3 EO uJ N*SUA4bnuM 9 e;8"rJ?C 10mm
;^cMP1SH A@jBn6 2Ws'3Jz 15mm
rm4t lw _@(E]E <4P.B?-/t 5mm
GjyTM 十一.联轴器的选择：
K6s tkDhb 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。
? kCo/sW 十二润滑方式的确定：
{m/KD 'b_ 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。
N5 mhs# 十三.其他有关数据见装
