1、输入齿轮的各项参数：
j^#p#`m I'BHNZO5tf 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；
2FaCrc/ N
{{MMIq 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；
i7- i!`< 05{}@tW- 2、编辑齿轮关系式：见“软件下载”区；
Xg]Cq"RJC ,mx\
-lWFy 3、插入基准曲线（草绘）：
[-[59 H[6) ,+ IFV 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：
b>QdP$ >
lTu& 9) 2]?=\_T 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 QY 4;qA 回答者： lovegps - 副总裁 十级 11-25 14:33
qE2VUEv5Y 一、 设计题目：二级直齿圆柱齿轮减速器
\"$P :Uv 1． 要求：拟定传动关系：由电动机、V带、减速器、联轴器、工作机构成。
?;v\wx 2． 工作条件：双班工作，有轻微振动，小批量生产，单向传动，使用5年，运输带允许误差5%。
.'A1Eoo0d 3． 知条件：运输带卷筒转速 ，
5qH*"i+|s 减速箱输出轴功率 马力，
c_ncx|dUs 二、 传动装置总体设计：
d)V8FX,t 1. 组成：传动装置由电机、减速器、工作机组成。
sgP{A}4 W 2. 特点：齿轮相对于轴承不对称分布，故沿轴向载荷分布不均匀，要求轴有较大的刚度。
T8Mqu`$r 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：
)EB+(c~E NA2={RB; 三、 选择电机
.-iW
T4Dn 1. 计算电机所需功率 ： 查手册第3页表1-7：
7'e sJ)2 －带传动效率：0.96
T0dD:s N －每对轴承传动效率：0.99
/d}"s. 3p －圆柱齿轮的传动效率：0.96
RHBQgD$ －联轴器的传动效率：0.993
O'IU1sU —卷筒的传动效率：0.96
mST8+R@S 说明：
s&pnB －电机至工作机之间的传动装置的总效率：
}\S'oC\[ Cp/f18zO Uc:NW
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
~I W{^u 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：
O<Q8%Az b4dviYI 符合这一范围的转速有：750、1000、1500、3000
8Yk*$RR9 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：
.B<Bqr@?8 方案 电动机型号 额定功率 同步转速
UJh ; Hp: r/min 额定转速
pD({"A.x9z r/min 重量 总传动比
X-nC2[tu'W 1 Y112M-2 4KW 3000 2890 45Kg 152.11
W;=Ae~ 2 Y112M-4 4KW 1500 1440 43Kg 75.79
l+ >eb 3 Y132M1-6 4KW 1000 960 73Kg 50.53
XfE9QA[ 4 Y160M1-8 4KW 750 720 118Kg 37.89
1D#-,#? 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：
Jq M F9|{H .e0)@}Jv8> 额定功率kW 满载转速 同步转速 质量 A D E F G H L AB
TMMJ5\t2 4 960 1000 73 216 38 80 10 33 132 515 280
_rB,N#{2R= 四 确定传动装置的总传动比和分配传动比：
CnL=s6XD' 总传动比：
`W Xlq#:K 分配传动比：取 则
.\_RavW23 取 经计算
tXtNK2-1 注： 为带轮传动比， 为高速级传动比， 为低速级传动比。
l90"1I A 五 计算传动装置的运动和动力参数：
tgG*k $8z 将传动装置各轴由高速到低速依次定为1轴、2轴、3轴、4轴
^K"BQ~-w ——依次为电机与轴1，轴1与轴2，轴2与轴3，轴3与轴4之间的传动效率。
DNq(\@x[! 1. 各轴转速：
2%fIe O%kUj&h^ Gqd|F > 2各轴输入功率：
~x8nC%qPvq AcuF0KWw/ f/O6~I&g :6lv X$ 3各轴输入转矩：
k2v :F ?v
M9
! J?3/L&seA _Z[0 :4 ?Q-Tyf$3 运动和动力参数结果如下表：
u|t l@_ 轴名 功率P KW 转矩T Nm 转速r/min
=XR6rR8 输入 输出 输入 输出
A811VL^ 电动机轴 3.67 36.5 960
Qh&Qsyo% 1轴 3.52 3.48 106.9 105.8 314.86
7C7.}U 2轴 3.21 3.18 470.3 465.6 68
t([}a ~1} 3轴 3.05 3.02 1591.5 1559.6 19.1
B%;MG b o 4轴 3 2.97 1575.6 1512.6 19.1
,J|,wNDU!K 六 设计V带和带轮：
9(TGkz(NA 1.设计V带
o0 C &ol_ ①确定V带型号
>E+g.5
,:W 查课本 表13-6得： 则
oVy{~D= 根据 =4.4, =960r/min,由课本 图13-5，选择A型V带，取 。
t>cGfA 查课本第206页表13-7取 。
A! bG 2{r 为带传动的滑动率 。
QnVr)4 " ②验算带速： 带速在 范围内，合适。
).5 X ③取V带基准长度 和中心距a：
WSHPh hM 初步选取中心距a： ，取 。
G@H!D[wd 由课本第195页式（13-2）得： 查课本第202页表13-2取 。由课本第206页式13-6计算实际中心距： 。
4 u IYX ④验算小带轮包角 ：由课本第195页式13-1得： 。
2;
^ME\
⑤求V带根数Z：由课本第204页式13-15得：
h )
Wp 查课本第203页表13-3由内插值法得 。
2DCQ5XewYe .}!.4J%q2 Gc|)4c EF=0.1
*z0d~j*W; =1.37+0.1=1.38
g Y~r{ u Mg\s\Z GkJcd; [Iks8ZWr_ EF=0.08
!e|\1v'0 Tsg9,/vXM a<G&}|6 Q|AZv>'! 查课本第202页表13-2得 。
cFL~<
[> _ 查课本第204页表13-5由内插值法得 。 =163.0 EF=0.009
kMQ
/ 9~ =0.95+0.009=0.959
ZUQ
_u nzflUR{`-
*V6|
FU u;_~{VJ- Era GG"+ dDPQDIx G>V6{g2 Q 则
{.:$F 3T 取 根。
p
u(m HB 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：
E^i]eK*" 作用在轴上压力：
D`LBv,n 。
y+(\:;y$7 七 齿轮的设计：
n[ B~C 1高速级大小齿轮的设计：
sT\:** ①材料：高速级小齿轮选用 钢调质，齿面硬度为250HBS。高速级大齿轮选用 钢正火，齿面硬度为220HBS。
[r/zBF-. ②查课本第166页表11-7得： 。
5B hR4+1J 查课本第165页表11-4得： 。
NHGTV$T`1 故 。
L|'^P3#7` 查课本第168页表11-10C图得： 。
So aqmY;+ 故 。
!__0Vk[s 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：
,S-h~x 考虑高速级大齿轮与低速级大齿轮相差不大取
@RoZd? 则 取
bU!
v 实际传动比：
79h~w{IT@ 传动比误差： 。
8 t5kou]h 齿宽： 取
"}]$ag!`q$ 高速级大齿轮： 高速级小齿轮：
!
xCo{U= ④验算轮齿弯曲强度：
m ^_=^z+ 查课本第167页表11-9得：
gf Q ?k 按最小齿宽 计算：
ukWn@q* 所以安全。
z:,PwLU ⑤齿轮的圆周速度：
Lzq/^&sc( 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。
3'4+3X o 2低速级大小齿轮的设计：
^ po@U" ①材料：低速级小齿轮选用 钢调质，齿面硬度为250HBS。
OR <+y~Rv 低速级大齿轮选用 钢正火，齿面硬度为220HBS。
ot^p xun ②查课本第166页表11-7得： 。
h|qJ{tUWc$ 查课本第165页表11-4得： 。
YT\@fgBt 故 。
":Wq<Z' 查课本第168页表11-10C图得： 。
bNea5u## 故 。
Y?0/f[Ax,y 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@$}B];) 计算中心距： 由课本第165页式11-5得：
GShxPH{_j j_Szw
w- 取 则 取
:?t~ |7O: 计算传动比误差： 合适
P-@MLIC{ 齿宽： 则取
@]=40Yj~w 低速级大齿轮：
= S&`~+ 低速级小齿轮：
j6rN t| ④验算轮齿弯曲强度：查课本第167页表11-9得：
'0+* 按最小齿宽 计算：
CXl btpK2k 安全。
!J`lA ⑤齿轮的圆周速度：
)[Y B & 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。
g52a
vG 八 减速器机体结构尺寸如下：
D|;O9iks# 名称 符号 计算公式 结果
r"7n2 箱座厚度
Kgbm/L0XR* L uq4q95] 10
pCIzpEsRs 箱盖厚度
isQ(O .JhQxXj 9
ht3.e[%'b 箱盖凸缘厚度
~4~`bT 9 ]?Ef0?4 4 12
}Z!D?( 箱座凸缘厚度
tq3Wga!5 *r7v Dc 15
Yd^@Ei9 箱座底凸缘厚度
BrV{X&>[i >[}oH2oi 25
rd%%NnT" 地脚螺钉直径
gAqK)@8- 0I&k_7_ M24
{MUB4-@?F$ 地脚螺钉数目
%oZ:Awx 查手册 6
0 'QWa{dS\ 轴承旁联结螺栓直径
wVf~FssN Ut Z,q!sg M12
-fR :W{ u 盖与座联结螺栓直径
\/A.j|by,> =（0.5 0.6）
S{@}ECla M10
JAPr[O& 轴承端盖螺钉直径
qNp1<Q O0 =（0.4 0.5）
#/)t]&n u;#]eUk9} MmuT~d/ 10
wX$:NO O 视孔盖螺钉直径
jc} G+|` =（0.3 0.4）
qQ&uU7,# 8
8.E"[QktZ 定位销直径
7s9h:/Lu =（0.7 0.8）
qUe
_B 8
6@S6E(^ ， ， 至外箱壁的距离
>DqF>w.1 查手册表11—2 34
Cy/&KWLenf 22
;JW_4;- 18
bz>X~
， 至凸缘边缘距离
}aCa2 % 查手册表11—2 28
F L0uY0K 16
7nZPh3% 外箱壁至轴承端面距离
q'2vE;z Kb = + +（5 10）
yU? jmJ 50
!3ggQ G!e 大齿轮顶圆与内箱壁距离
NkE0S`Xf >1.2
,Kit@`P% 15
=bVPHrKNQ 齿轮端面与内箱壁距离
.6B\fr.za >
vqf$(" 10
Wboh2:TH: 箱盖，箱座肋厚
2iAC_"n DL]tg [w{ 9
v9$!v^U"D 8.5
H=r-f@EOrI 轴承端盖外径
{|;a?] ? +（5 5.5）
s0kp(t!fiu 120（1轴）
8xpplo8 125（2轴）
wBPo{ 150（3轴）
$Y$9]G": 轴承旁联结螺栓距离
& hCbXs= >yIJ8IDF 120（1轴）
hy;VvAH 5 125（2轴）
oFY!NMq}: 150（3轴）
tF2"IP. 九 轴的设计：
hbjA xioA 1高速轴设计：
D} -.< ①材料：选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。
:5d>^6eoB? ②各轴段直径的确定：根据课本第230页式14-2得： 又因为装小带轮的电动机轴径 ，又因为高速轴第一段轴径装配大带轮，且 所以查手册第9页表1-16取 。L1=1.75d1-3=60。
S63 Zk0(25 因为大带轮要靠轴肩定位，且还要配合密封圈，所以查手册85页表7-12取 ，L2=m+e+l+5=28+9+16+5=58。
6CJMQi,kn 段装配轴承且 ，所以查手册62页表6-1取 。选用6009轴承。
`i7r] L3=B+ +2=16+10+2=28。
.
,7bGY 1$ 段主要是定位轴承，取 。L4根据箱体内壁线确定后在确定。
n|`3d~9$& 装配齿轮段直径：判断是不是作成齿轮轴：
yPyu ) 查手册51页表4-1得：
'<Z[e`/ 得：e=5.9＜6.25。
@Mk`Tl 段装配轴承所以 L6= L3=28。
]B8
A 2 校核该轴和轴承：L1=73 L2=211 L3=96
q76POytV| 作用在齿轮上的圆周力为：
}d$-:l ,w 径向力为
0X $mT:=9 作用在轴1带轮上的外力：
^?z% f_r i 求垂直面的支反力：
Cj5mM[:s O*yxOb* Iv`I JQH> 求垂直弯矩，并绘制垂直弯矩图：
w~'xZ?
T U%@_vYR MNT~[Z9L5G 求水平面的支承力：
Sb.8d]DW 由 得
n:j' 0WW N
_Hb;)9y N
=TB_|`5;j 求并绘制水平面弯矩图：
0D-`>_ !^J;S%MB:K j!;LN)s@? 求F在支点产生的反力：
)7q$PcY 7Z-j'pq 7]{g^g.9- 求并绘制F力产生的弯矩图：
9hp&HL)BOa OATdmHW Vns3859$8 F在a处产生的弯矩：
"> uN={Iy /-=fWtA 求合成弯矩图：
{>&~kM@ 考虑最不利的情况，把 与 直接相加。
De $AJl ju~$FNt8R b0P3S!E 求危险截面当量弯矩：
dBWn y& 从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数 ）
Z9{~t A=|XlP$6 计算危险截面处轴的直径：
_ \!]MV 因为材料选择 调质，查课本225页表14-1得 ，查课本231页表14-3得许用弯曲应力 ，则：
MJn-] E }nx)|J*p 因为 ，所以该轴是安全的。
0.GFg${v` 3轴承寿命校核：
,0l
Od < 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
=]5t YIU 按最不利考虑，则有：
ldv@C6+J Y$'j9bUJ 则 因此所该轴承符合要求。
.ZXoRT 4弯矩及轴的受力分析图如下：
.35(MFvq! ]8$8QQc<<5 5键的设计与校核:
5Rqdo \vE 根据 ，确定V带轮选铸铁HT200，参考教材表10-9,由于 在 范围内，故 轴段上采用键 ： ,
C=D* 采用A型普通键:
'Waa zk[@O 键校核.为L1=1.75d1-3=60综合考虑取 =50得 查课本155页表10-10 所选键为：
I16FVdUun4 中间轴的设计：
g F6> / ①材料：选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。
IUMv{2C ②根据课本第230页式14-2得：
uU
d"l,V 段要装配轴承，所以查手册第9页表1-16取 ，查手册62页表6-1选用6208轴承，L1=B+ + + =18+10+10+2=40。
]xC56 se 装配低速级小齿轮，且 取 ，L2=128，因为要比齿轮孔长度少 。
z 4u&#.bU 段主要是定位高速级大齿轮，所以取 ，L3= =10。
RQ+, 7I r 装配高速级大齿轮，取 L4=84-2=82。
(qn= BP I 段要装配轴承，所以查手册第9页表1-16取 ，查手册62页表6-1选用6208轴承，L1=B+ + +3+ =18+10+10+2=43。
CTMC78=9} ③校核该轴和轴承：L1=74 L2=117 L3=94
G|i0n
作用在2、3齿轮上的圆周力：
yi7.9/;a N
h*w9 {[L 径向力：
Y;'<u\^M" A;AQw )g5?5f; 求垂直面的支反力
[6GYYu\ /VR~E'Cy% oE Ipv;:_ 计算垂直弯矩：
fk*(8@ u> fQ+wh G B *d._H1zT 求水平面的支承力：
Hv6h7- dX(JV' 18A j^G=9r[, 计算、绘制水平面弯矩图：
v^"\ e&XL &raqrY|V +eVYy _bL- 求合成弯矩图，按最不利情况考虑：
J )nK9 VcjbRpTy& !'f7;%7s 求危险截面当量弯矩：
5F kdGF 从图可见，m-m,n-n处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数 ）
Ek +R y)kxR 6w.E Sm 计算危险截面处轴的直径：
= =Gc% n-n截面:
}[0n Td m-m截面:
\ o<ucp\J 由于 ，所以该轴是安全的。
2D 4,#X 轴承寿命校核：
I}f`iBG 轴承寿命可由式 进行校核，由于轴承主要承受径向载荷的作用，所以 ，查课本259页表16-9，10取 取
<2U#U; Xv1vq
-cM X[ tt'5 则 ，轴承使用寿命在 年范围内，因此所该轴承符合要求。
:a wt7lqv ④弯矩及轴的受力分析图如下：
d$IROZK-D ⑤键的设计与校核：
%;`Kd}CO 已知 参考教材表10-11，由于 所以取
ljFq ;!I5 因为齿轮材料为45钢。查课本155页表10-10得
v l"8Oi*r^ L=128-18=110取键长为110. L=82-12=70取键长为70
=rKJJa N 根据挤压强度条件，键的校核为：
.n:Q~GEL G`!x+FB 所以所选键为:
xHg C':l(0 从动轴的设计：
-K{ R7 ⑴确定各轴段直径
<':h/ d ①计算最小轴段直径。
T z L|{9 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：
:7e*- ' 考虑到该轴段上开有键槽，因此取
]4aPn 查手册9页表1-16圆整成标准值，取
^s~)"2 g 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 。
^'QO!{7f 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: 。
MQ,K%_m8 ④设计轴段 ，考虑到挡油环轴向定位，故取
SxF'2 ii 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。
_8G
w Mj ⑥ 轮装拆方便，设计轴头 ，取 ，查手册9页表1-16取 。
a4: GGzt ⑦设计轴环 及宽度b
M0
z%<_ <} 使齿轮轴向定位，故取 取
W3:j Z: ,
C?qR ZB+W# ⑵确定各轴段长度。
]V"P
&; m 有联轴器的尺寸决定 (后面将会讲到).
0%%1:W- S t5;X&Q 因为 ,所以
* \ii +f- 轴头长度 因为此段要比此轮孔的长度短
CPB{eQeDuv -
2)k!5X= 其它各轴段长度由结构决定。
|5u~L#P （4）．校核该轴和轴承：L1=97.5 L2=204.5 L3=116
!*]i3 ,{7v 求作用力、力矩和和力矩、危险截面的当量弯矩。
t6Iy5)=zY 作用在齿轮上的圆周力：
=.`\V] RV~t%Sw^ 径向力：
2u.0AG @i ~ A7L0/ 求垂直面的支反力：
kf@JEcKV dD,}i$ %ap(=^|5 计算垂直弯矩：
IfmQP s+f k^
<]:B .m
4,y7a=qf3 求水平面的支承力。
P m v @ vyZ&%?{*R r<!hEWO>v 计算、绘制水平面弯矩图。
.\_ ):j* |z)s9B;:#i |d0ZB_ci 求F在支点产生的反力
[!uzXVS3 {aAd (~YZ ]:e_Y,@ 求F力产生的弯矩图。
HO x4FXPs kZe<<iv fkI 5~Y| F在a处产生的弯矩：
_X#R v2a 36.,:!%p 求合成弯矩图。
jPSVVOG 考虑最不利的情况，把 与 直接相加。
}=X: F1S oC`F1!SfOO 求危险截面当量弯矩。
$w(RJ/ 从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数 ）
NP;W=A F ,rMDGZm? 计算危险截面处轴的直径。
}y6)d. 因为材料选择 调质，查课本225页表14-1得 ，查课本231页表14-3得许用弯曲应力 ，则：
y#Dh)~|k biHacm
考虑到键槽的影响，取
<0d2{RQ; 因为 ，所以该轴是安全的。
i q`}c
|c （5）．轴承寿命校核。
_(-jk4 L 轴承寿命可由式 进行校核，由于轴承主要承受径向载荷的作用，所以 ，查课本259页表16-9，10取 取
TuQGF$n@ 按最不利考虑，则有：
{+9RJmZg 则 ,
z Rna=h! 该轴承寿命为64.8年,所以轴上的轴承是适合要求的。
d,GOP_N8I （6）弯矩及轴的受力分析图如下：
y#'hOSR2 （7）键的设计与校核：
>'4A[$$4mM 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
,l~<|\4,wv 因为L1=107初选键长为100,校核 所以所选键为:
\Th<7WbR6# 装齿轮查课本153页表10-9选键为 查课本155页表10-10得
3(c-o0M 因为L6=122初选键长为100,校核
'xH^ksb " 所以所选键为: .
HAjl[c 十 高速轴大齿轮的设计
)-
W 1Wtom 因 采用腹板式结构
u"h/ERCa 代号 结构尺寸和计算公式 结果
xr'1CP 轮毂处直径
MZGhN
brd u HU@j(&c 72
t"$~o:U&) 轮毂轴向长度
?=&; A w0!$ow.l 84
^}+\ 52w 倒角尺寸
nJe}U# _:Qh1 &h 1
ujV{AF`JfB 齿根圆处的厚度
r *K @jn&Wf? 10
LGt>=|=bj 腹板最大直径
~&RTLr#\*M *I 1 H 321.25
_)45G"M 板孔直径
sqKx?r72 L('1NN 2 62.5
wsmgk g 腹板厚度
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]LB_ @# 电动机带轮的设计
u+V*U5v E !!,JnU 代号 结构尺寸和计算公式 结果
-+ByK#<% (p2`ofj 手册157页 38mm
\\S QACN `O6#-<> h
/ 68.4mm
|O(>{GH 2Wzx1_D "a |2do8z 取60mm
2W+~{3[# uZ?P{E,K _*~F1% d 81mm
g@#he95 } ox&5} &\ _=$~l^Y[ 74.7mm
l>\EkUT j t}Re, 4|PWR_x 10mm
u[)X="-e# $ 5pCfW8> 5&8E{YXr 15mm
v*.R< - X: }T[ @G 6# m%L!eR 5mm
&m3 -][ !n 十一.联轴器的选择：
\=0;EI -j 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。
QVjHGY*R 十二润滑方式的确定：
VgbNZ{qk@ 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。
llZ U: bs 十三.其他有关数据见装
