1、输入齿轮的各项参数：
)=\# UE+W "dsU>3u 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；
~UyV< H1 I{/g 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；
JB ZUv MWI4Y@1b S 2、编辑齿轮关系式：见“软件下载”区；
dp++%:j yvgrIdEP 3、插入基准曲线（草绘）：
:
m)
>a"Z\\dF 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：
Q
s.pGi0W "+\ lws h8 'v d3 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 7~&/_3 回答者： lovegps - 副总裁 十级 11-25 14:33
;GVV~.7/ 一、 设计题目：二级直齿圆柱齿轮减速器
D6CS8
~" 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。
p >vn7;s2# 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%。
!icT/5 3． 知条件：运输带卷筒转速 ，
Kk(9O06j 减速箱输出轴功率 马力，
'D 6T8B4 二、 传动装置总体设计：
9m|kgY# 4 1. 组成：传动装置由电机、减速器、工作机组成。
T(AVlI6 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。
.w> 4 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：
H_ EB1"C;\ (
xXGSx 三、 选择电机
?I/qE='* 1. 计算电机所需功率 ： 查手册第3页表1-7：
|X,|QC*7? －带传动效率：0.96
ZeUvy IG －每对轴承传动效率：0.99
"8 ~:[G# －圆柱齿轮的传动效率：0.96
bKj%s@ x －联轴器的传动效率：0.993
%@;6^= —卷筒的传动效率：0.96
I/M _p^ 说明：
s"9`s_p`d －电机至工作机之间的传动装置的总效率：
Y7#-Fra0W 7 @Zx@ [vMvV4, 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
fB gEnz/ 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：
GM<B O8Y. ebS0qo[oLH 符合这一范围的转速有：750、1000、1500、3000
`(v='$6} 根据电动机所需功率和转速查手册第155页表12-1有4种适用的电动机型号，因此有4种传动比方案如下：
gzBy?r> r 方案 电动机型号 额定功率 同步转速
`6 /$M!4$ r/min 额定转速
F^N82 r/min 重量 总传动比
c ~{9a_G 1 Y112M-2 4KW 3000 2890 45Kg 152.11
YX=2jI 2 Y112M-4 4KW 1500 1440 43Kg 75.79
=`*O1a 3 Y132M1-6 4KW 1000 960 73Kg 50.53
qb5#_1qz+^ 4 Y160M1-8 4KW 750 720 118Kg 37.89
T<JwD[ ( 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：
e%4:)
IV!; _<=S_ <$2 额定功率kW 满载转速 同步转速 质量 A D E F G H L AB
}Ow >dV ? 4 960 1000 73 216 38 80 10 33 132 515 280
e{X6i^%
m_ 四 确定传动装置的总传动比和分配传动比：
56e r`=ms 总传动比：
1 z&L y3 分配传动比：取 则
ME;n^y\8 取 经计算
VR+ <v 注： 为带轮传动比， 为高速级传动比， 为低速级传动比。
Z|_K6v/c 五 计算传动装置的运动和动力参数：
qOSg!aft{Q 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
@g2 cC ——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。
KhCzD[tf 1. 各轴转速：
2 pzF5h `(1K
# 6AFdNy 2各轴输入功率：
HDda@Jy WV mq% ,7 ZA Jp% -+7uy.@cS 3各轴输入转矩：
A a= u+ L7= Q<D< !).}u,*'no V?P,&c?84 b
B x ? 运动和动力参数结果如下表：
Xg=x7\V 轴名 功率P KW 转矩T Nm 转速r/min
uKz ,SqX 输入 输出 输入 输出
_* IPk 电动机轴 3.67 36.5 960
d~/q"r 1 " 1轴 3.52 3.48 106.9 105.8 314.86
sp7*_&'J 2轴 3.21 3.18 470.3 465.6 68
MZpK~c1` 3轴 3.05 3.02 1591.5 1559.6 19.1
v1|Bf8 4轴 3 2.97 1575.6 1512.6 19.1
\k]x;S<a 六 设计V带和带轮：
&K43x&mFF 1.设计V带
:9R=]#u D ①确定V带型号
:}h>by= 查课本 表13-6得： 则
X=6y _^ 根据 =4.4, =960r/min,由课本 图13-5，选择A型V带，取 。
!e Ao 查课本第206页表13-7取 。
-pU|hSW*b 为带传动的滑动率 。
n:0}utU4 ②验算带速： 带速在 范围内，合适。
?;wpd';c ③取V带基准长度 和中心距a：
$`8Ar,Xz` 初步选取中心距a： ，取 。
9%iUG( DC 由课本第195页式（13-2）得： 查课本第202页表13-2取 。由课本第206页式13-6计算实际中心距： 。
"+z?x~rk ④验算小带轮包角 ：由课本第195页式13-1得： 。
kM'"4[,nz ⑤求V带根数Z：由课本第204页式13-15得：
[97KBoSU 查课本第203页表13-3由内插值法得 。
RrhT'':[ &X|<@'933 hY*0aZ|( EF=0.1
6vp *9 =1.37+0.1=1.38
8>7RxSF +B' 8|5tPX 'S<%Xm '=E3[0W EF=0.08
K*IxUz ( [L6w1b, o7TN,([W l{:a1^[>y 查课本第202页表13-2得 。
cO \- 查课本第204页表13-5由内插值法得 。 =163.0 EF=0.009
y8s!M =0.95+0.009=0.959
]&ixhW 0l=+$& D E"%2 ) Q\Gq|e* 'JZJFE7Z fa& -. * ~1 *A 则
B/J>9||g 取 根。
ygS L 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：
ZUp\Ep} 作用在轴上压力：
6 CC &Z> 。
MlJVeo d 七 齿轮的设计：
2/36dGFH 1高速级大小齿轮的设计：
1`LXz3uBe 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。
oyk>vIZ ②查课本第166页表11-7得： 。
n;8 '`s 查课本第165页表11-4得： 。
x1gx $P 故 。
_TUt9 } 查课本第168页表11-10C图得： 。
"BKeot[""p 故 。
>r)X:K+I ③按齿面接触强度设计：9级精度制造，查课本第164页表11-3得：载荷系数 ，取齿宽系数 计算中心距：由课本第165页式11-5得：
<&pKc6+{ 考虑高速级大齿轮与低速级大齿轮相差不大取
`W `0Fwu9 则 取
]DvO:tM 实际传动比：
{%.Lk'#9 传动比误差： 。
F52B~ @ . 齿宽： 取
#.5 vC5 高速级大齿轮： 高速级小齿轮：
?/M_~e.P ④验算轮齿弯曲强度：
]h!`IX 查课本第167页表11-9得：
.> Z,uT^A 按最小齿宽 计算：
B|%tE{F 所以安全。
!r+IXuqV,! ⑤齿轮的圆周速度：
ukuo:P<a
查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。
|xr\H8:(! 2低速级大小齿轮的设计：
6QZ5|T ] ①材料：低速级小齿轮选用 钢调质，齿面硬度为250HBS。
9
L?;FY)_ 低速级大齿轮选用 钢正火，齿面硬度为220HBS。
7OVbP%n)d2 ②查课本第166页表11-7得： 。
G{x[uE2X&f 查课本第165页表11-4得： 。
~%#mK:+ 故 。
Nf9fb? 查课本第168页表11-10C图得： 。
K{cbn1\,H 故 。
Y\+KoR' ; ③按齿面接触强度设计：9级精度制造，查课本第164页表11-3得：载荷系数 ，取齿宽系数
R4e&^tI@* 计算中心距： 由课本第165页式11-5得：
PoShQR< =l 942p 取 则 取
&hV Zx 计算传动比误差： 合适
{13 !vS%5 齿宽： 则取
b!$ }ma;B 低速级大齿轮：
x`Fjf/1T*m 低速级小齿轮：
>qn/<?? ④验算轮齿弯曲强度：查课本第167页表11-9得：
N;HIsOT}t 按最小齿宽 计算：
BRbV7 &
安全。
$R^ AEa7 ⑤齿轮的圆周速度：
h4fLl3%H 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。
F9XT
lA 八 减速器机体结构尺寸如下：
r;iV$Rq ! 名称 符号 计算公式 结果
TSL9ax4j 箱座厚度
cs_}&!c{ uD>z@J-v 10
~fzuwz 箱盖厚度
.dq
"k zuL7%qyv 9
> %*B`oqo 箱盖凸缘厚度
6ri#Lw :#="% 12
?RD *1 箱座凸缘厚度
(paf2F`~# ])y{BlZ 15
IS]{}Y\3H 箱座底凸缘厚度
.Gb +\E{M ;?IT)sNY 25
(TSqc5^H 地脚螺钉直径
ilEi")b = Ff"gadRXd M24
d*;$AYI#R 地脚螺钉数目
Rt=
X% [YL 查手册 6
K]N~~*`%` 轴承旁联结螺栓直径
e ^e$mtI 9 Aivf+ M12
5M?mYNQR/H 盖与座联结螺栓直径
K5 vNhA =（0.5 0.6）
t 6u-G+} M10
73DlRt
* 轴承端盖螺钉直径
V,QwN& =（0.4 0.5）
2eok@ 1 DBbc|I/[l VEh ]p5D 10
(:$9%,x 视孔盖螺钉直径
aIGn9:\ =（0.3 0.4）
%"7WXOv &z 8
{y );vHf$ 定位销直径
`
%' z =（0.7 0.8）
R "E<8w 8
Xt(!
a ， ， 至外箱壁的距离
6$B'Q 30}r 查手册表11—2 34
~8Sqa%F> 22
jmW^`%;7 18
\ s f! ， 至凸缘边缘距离
QTh0 SL 查手册表11—2 28
Ysk, w,K 16
I]sqi#h$2W 外箱壁至轴承端面距离
_:,.yRez = + +（5 10）
ag]*DsBt 50
P c4R!T c 大齿轮顶圆与内箱壁距离
nGZ \<- >1.2
=49o U 15
Ve:&'~F2 s 齿轮端面与内箱壁距离
ib50LCm >
$y6rvQ
2>S 10
Rkv 箱盖，箱座肋厚
i w z`
x ' jbMTI 9
4 ?2g&B\ 8.5
7x+=7,BZd 轴承端盖外径
'oi2 Seq +（5 5.5）
RdkU2Y }V 120（1轴）
9 x [X< 125（2轴）
FH
-p!4+] 150（3轴）
tMG@K 轴承旁联结螺栓距离
/Hk07:"c s*{mT6s+T 120（1轴）
K50t%yu#T] 125（2轴）
(wlfMiO 150（3轴）
*K!7R2Rat 九 轴的设计：
le2/Zs$ 1高速轴设计：
{3 SdX ①材料：选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。
b7f0#*( ? 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。
xc *!W*04 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。
;E2~L 段装配轴承且 ，所以查手册62页表6-1取 。选用6009轴承。
;x RjQR L3=B+ +2=16+10+2=28。
?7rD42\8H 段主要是定位轴承，取 。L4根据箱体内壁线确定后在确定。
G* Ib^;$u 装配齿轮段直径：判断是不是作成齿轮轴：
09x+Tko9;* 查手册51页表4-1得：
p9w%kM? 得：e=5.9＜6.25。
L kp &;+ 段装配轴承所以 L6= L3=28。
wV
%8v\ 2 校核该轴和轴承：L1=73 L2=211 L3=96
:D^ Y? 作用在齿轮上的圆周力为：
johmJLC 径向力为
Ku &*`dME 作用在轴1带轮上的外力：
oE PNN'~3 求垂直面的支反力：
xK=J.>h3 rN'.&;Y5 d"p2Kx'*3 求垂直弯矩，并绘制垂直弯矩图：
q'fPNQg |#:=\gugh $KH@ , ;Xz 求水平面的支承力：
G$S1#F - 由 得
^VC7C~NZ!M N
^h"n03VFA N
HcDyD0;L. 求并绘制水平面弯矩图：
xf[z E Et Wu]/( F JgxA^>|9; 求F在支点产生的反力：
O '@m4@L qU}lGf!dVn o9~h%& 求并绘制F力产生的弯矩图：
Qlf
9]ug)
=05iW mC% %)F'Zf F在a处产生的弯矩：
lJ("6 aT? f>?^uSpWH 求合成弯矩图：
%h 3L 考虑最不利的情况，把 与 直接相加。
CF,8f$:2 s&Z35IM8| P7cg e 求危险截面当量弯矩：
K:Mujx: 从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数 ）
}ty"fI3&iY - a 计算危险截面处轴的直径：
[U% .Gi 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：
.Kg|f~InO P} +2>EU 因为 ，所以该轴是安全的。
W{L 3轴承寿命校核：
b1eK(F 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
$hyqYp"/; 按最不利考虑，则有：
-qs(2^ r94j+$7 则 因此所该轴承符合要求。
Dl>* L 4弯矩及轴的受力分析图如下：
T-hU+(+hg d'x<- l9 5键的设计与校核:
T$#FAEz 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 ： ,
87&KQ_ 采用A型普通键:
o(?VX`2" 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：
rSM $E 中间轴的设计：
u-8X$aJ ①材料：选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。
N)9pz?*V ②根据课本第230页式14-2得：
gcQ. YP9 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。
03P N{< 装配低速级小齿轮，且 取 ，L2=128，因为要比齿轮孔长度少 。
<Gb n PG? 段主要是定位高速级大齿轮，所以取 ，L3= =10。
.vC Y%0oE 装配高速级大齿轮，取 L4=84-2=82。
eL] {#WL 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。
}<6 oFUZ ③校核该轴和轴承：L1=74 L2=117 L3=94
o+]Y=r2 作用在2、3齿轮上的圆周力：
Gr`MGQ, N
^ #<: <X6 径向力：
7}2sIf[I >cGh| _9 ~E^yM=:h 求垂直面的支反力
<`oCz Q1 U:s} /to I}6DoLbV 计算垂直弯矩：
%RCl+hOP.h Sb@{f< 3E < fojX\}3 求水平面的支承力：
B FzcoBu- v9j4|w "N?%mC PI 计算、绘制水平面弯矩图：
+YGw4{\EL VEFwqB1l aF; ]7i@ 求合成弯矩图，按最不利情况考虑：
;'2`M icKg7-$N <3i4NXnL2 求危险截面当量弯矩：
wGov|[X 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 ）
m &0(% ``2QOu 1 fP h }l 计算危险截面处轴的直径：
(T>?8 K _d n-n截面:
2uJNc!& m-m截面:
y(aAp.S> 由于 ，所以该轴是安全的。
X/ -
W8 轴承寿命校核：
wW6mYgPN% 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
dy2_@/T7 }[=xe(4]D uQ)JC 7b\ 则 ，轴承使用寿命在 年范围内，因此所该轴承符合要求。
@);!x4 1f ④弯矩及轴的受力分析图如下：
m>Yo 9/XpZ ⑤键的设计与校核：
zkT`] @`J 已知 参考教材表10-11，由于 所以取
gL[1w M%? 因为齿轮材料为45钢。查课本155页表10-10得
LK
L=128-18=110取键长为110. L=82-12=70取键长为70
L&!g33J&
根据挤压强度条件，键的校核为：
K$37}S5 Vid{6?7kh 所以所选键为:
~RZJ/%6F 从动轴的设计：
[5 Y$L ⑴确定各轴段直径
-H ac^4uF ①计算最小轴段直径。
?d>P+). 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：
n, Yr!W:h
考虑到该轴段上开有键槽，因此取
D^N#E>, 查手册9页表1-16圆整成标准值，取
Z uFV tW@ 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 。
&.+n
L
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: 。
cKi^C ④设计轴段 ，考虑到挡油环轴向定位，故取
@aqd'O 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。
?' ez. a} ⑥ 轮装拆方便，设计轴头 ，取 ，查手册9页表1-16取 。
=x='<{jtgW ⑦设计轴环 及宽度b
')~Y 使齿轮轴向定位，故取 取
nyl8=F:V ,
-A-hxK*^ ⑵确定各轴段长度。
oqd
N5+xt 有联轴器的尺寸决定 (后面将会讲到).
4mM2C `I l ~Ie#vak 因为 ,所以
^ sf[dr;BA 轴头长度 因为此段要比此轮孔的长度短
5Sm 5jRr @LW xz 其它各轴段长度由结构决定。
oM18a R& （4）．校核该轴和轴承：L1=97.5 L2=204.5 L3=116
8XH |T^5 求作用力、力矩和和力矩、危险截面的当量弯矩。
#2l vfR| 作用在齿轮上的圆周力：
kYI(<oTY~ aCYm$6LmA 径向力：
V ~J2s :9!0 Rm 求垂直面的支反力：
^M"=A}h Ddm76LS eF8 aB?&" 计算垂直弯矩：
%!HnGwv- }{ kTh%^ .m
VM2@{V/=~ 求水平面的支承力。
RaM#@D7 {xBjEhQm pw<q?q% 计算、绘制水平面弯矩图。
rjpafGC p a7v[l04 JV?RgFy 求F在支点产生的反力
fN"oa>X f5=t*9_-[ H/@M 求F力产生的弯矩图。
NBg>i7KQ s68_ o[[E WRcF E< F在a处产生的弯矩：
Hdq/ E>u @R OY}CZ{/ 求合成弯矩图。
'j"N 2NJ 考虑最不利的情况，把 与 直接相加。
dE}b8|</ 1$!RKqT 求危险截面当量弯矩。
lPFdQ8M 从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数 ）
:oj)
eS [Y @;T #+! 计算危险截面处轴的直径。
Rvz.ym:F 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：
Tm:#"h\F i!d7,>l+Q~ 考虑到键槽的影响，取
iQ]c
k- 因为 ，所以该轴是安全的。
);uZ4PNK/? （5）．轴承寿命校核。
%oCjZ"ke 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
!^w\$cw& 按最不利考虑，则有：
+}-W.H%` 0 则 ,
+&N &D"9A 该轴承寿命为64.8年,所以轴上的轴承是适合要求的。
Bc|x:#`C\{ （6）弯矩及轴的受力分析图如下：
^9*|_\3N （7）键的设计与校核：
xXU/m| 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
qn"T?
O 因为L1=107初选键长为100,校核 所以所选键为:
*UL|{_)c 装齿轮查课本153页表10-9选键为 查课本155页表10-10得
klC^xSx 因为L6=122初选键长为100,校核
?n9$,-^v 所以所选键为: .
+@],$=aE? 十 高速轴大齿轮的设计
zs&`: 因 采用腹板式结构
!VJa$>, 代号 结构尺寸和计算公式 结果
RBD 7mpd 轮毂处直径
Lj Q1ar\ x&f Ce{5 72
SQ KY;p 轮毂轴向长度
-L 'K qQ
DFg` 84
wCTR-pL^ 倒角尺寸
7 }1Kafs e "adkV 1
qp_ `Fj: 齿根圆处的厚度
$}UJs <-F 'lRHdD}s 10
N
evvA(M 腹板最大直径
5Kw?SRFH/ --%2=.X= 321.25
z3jz pmz 板孔直径
h7]]F{r5 o >A%}YU 62.5
MJ"Mn^:/ 腹板厚度
}NBJ T4R W>| b98NPu 25.2
iM/0Yp-v'> 电动机带轮的设计
@"0N @gU x[>_I1TJ 代号 结构尺寸和计算公式 结果
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D .x$T a l 手册157页 38mm
~m |?! ]n G~tOCp="p [<fLPa 68.4mm
;)]zv\fC PZhZK
VZx =XBXSW8)DJ 取60mm
w @ylRq x7 1!r -*q2Y ^A^l 81mm
P~ZV:Of FC(cX PX} ZznWs+ 74.7mm
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I+ >(ww6vk2 ,$qs9b~ 10mm
(l_de)N7 nW%=k!'' U`p<lxRgQ 15mm
. _t,O X$ x,c68Q)g ~S>ba'] 5mm
*B<I> <'G 十一.联轴器的选择：
>`|uc 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。
?HyioLO 十二润滑方式的确定：
a4.:
i 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。
'htA! KHF 十三.其他有关数据见装
