1、输入齿轮的各项参数：
g4T3?"xMB_ >rRjm+vg 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；
S m vwhX pfNThMf 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；
#nD L
,gx$U@0Z 2、编辑齿轮关系式：见“软件下载”区；
7t+]z) WMA*.$Zi 3、插入基准曲线（草绘）：
IjgBa -o/V $1=v.'Y FRONT平面作为草绘平面，绘制4个圆，圆的直径分别设定为：da, db, df, dse；完成后如下图：
; ? j~8 B8>FCF&}E *<;&>w8 本篇教程来源于 完全教程网 原文链接：
http://203.208.35.101/search?q=cache:Ud8Xi5GRvbsJ:www.pcstu.com/IndustrialDesign/Pro_E/proym/20070214/32062.html+%E6%96%9C%E9%BD%BF%E5%9C%86%E6%9F%B1%E9%BD%BF&hl=zh-CN&ct=clnk&cd=4&gl=cn&st_usg=ALhdy29tKpA6uTN7VmfcxRYwRSxWz-o5TQ YFAnlqC 回答者： lovegps - 副总裁 十级 11-25 14:33
3XBp6` 一、 设计题目：二级直齿圆柱齿轮减速器
Xe> ~H4I9 1． 要求：拟定传动关系：由电动机、V带、减速器、联轴器、工作机构成。
%pM :{Z 2． 工作条件：双班工作，有轻微振动，小批量生产，单向传动，使用5年，运输带允许误差5%。
H8x:D3C0 3． 知条件：运输带卷筒转速 ，
+Hi{ /{k0N 减速箱输出轴功率 马力，
iiQ||P}5 二、 传动装置总体设计：
W *|OOa' 1. 组成：传动装置由电机、减速器、工作机组成。
W>VAbm 2. 特点：齿轮相对于轴承不对称分布，故沿轴向载荷分布不均匀，要求轴有较大的刚度。
<vO8_2,V- 3. 确定传动方案：考虑到电机转速高，传动功率大，将V带设置在高速级。 其传动方案如下：
,at-ci\' n9w j[t1/ 三、 选择电机
?|gGsm+ 1. 计算电机所需功率 ： 查手册第3页表1-7：
.v$ue` －带传动效率：0.96
<w%Yq ?^ －每对轴承传动效率：0.99
JO]`LF] －圆柱齿轮的传动效率：0.96
e(4bx5 <* －联轴器的传动效率：0.993
2>`m<&y —卷筒的传动效率：0.96
OcLg3.:L 说明：
vl>_e －电机至工作机之间的传动装置的总效率：
Py}!C@e U_.n=d ~B H,/~=d:
^ 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
0 [*nAo 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：
5I wX\ 8UjCX[v 符合这一范围的转速有：750、1000、1500、3000
mJ7 `. 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：
Y^T-A}?` 方案 电动机型号 额定功率 同步转速
Y !Usce r/min 额定转速
XtnIK r/min 重量 总传动比
x Q@&W; 1 Y112M-2 4KW 3000 2890 45Kg 152.11
mw2rSU I { 2 Y112M-4 4KW 1500 1440 43Kg 75.79
*_}IeNc 3 Y132M1-6 4KW 1000 960 73Kg 50.53
^O sd/g 4 Y160M1-8 4KW 750 720 118Kg 37.89
kJVM3F% 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：
1nw$B[ ~Q3WBOjn 额定功率kW 满载转速 同步转速 质量 A D E F G H L AB
m,x y4 4 960 1000 73 216 38 80 10 33 132 515 280
l;"ub^AH 四 确定传动装置的总传动比和分配传动比：
DtI%-I. 总传动比：
k4]R]=Fh. 分配传动比：取 则
}7f 1(#{7 取 经计算
v3iDh8.__ 注： 为带轮传动比， 为高速级传动比， 为低速级传动比。
rjhs ? 五 计算传动装置的运动和动力参数：
KE&InTM/j 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
)&g2D@+{ ——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。
3ZT/>a>@ 1. 各轴转速：
tF{{cd
i2`.#YJ&v 6i*p
+S?U" 2各轴输入功率：
!nZI? z ; /zDSl j<c N9fUlXhR vV\/pu8 3各轴输入转矩：
N6-2*ES u|:UFz^p VO\S>kw SF78 s:_!_ #8WR{ 运动和动力参数结果如下表：
A3<P li 轴名 功率P KW 转矩T Nm 转速r/min
* wQZ ' 输入 输出 输入 输出
.q~,.yI&j 电动机轴 3.67 36.5 960
Yg]FF`{p= 1轴 3.52 3.48 106.9 105.8 314.86
'T #<OR 2轴 3.21 3.18 470.3 465.6 68
s%0[DO3NV 3轴 3.05 3.02 1591.5 1559.6 19.1
$!
fz~ 4轴 3 2.97 1575.6 1512.6 19.1
hx2!YNx ! 六 设计V带和带轮：
3P<Zzt%e T 1.设计V带
q=j/s4~ ①确定V带型号
oe RYyJ 查课本 表13-6得： 则
mt&Jg A/ 根据 =4.4, =960r/min,由课本 图13-5，选择A型V带，取 。
`tUeT[ 查课本第206页表13-7取 。
iZVT% A+q 为带传动的滑动率 。
7Vof7Y < ②验算带速： 带速在 范围内，合适。
}]Z, \ lA ③取V带基准长度 和中心距a：
l[x`*+ON:2 初步选取中心距a： ，取 。
]h`E4B 由课本第195页式（13-2）得： 查课本第202页表13-2取 。由课本第206页式13-6计算实际中心距： 。
&6~nc QWu ④验算小带轮包角 ：由课本第195页式13-1得： 。
tjc5>T[Es8 ⑤求V带根数Z：由课本第204页式13-15得：
~
33 @H 查课本第203页表13-3由内插值法得 。
FSXKH {Z 7lBQd ( b;t}7.V'% EF=0.1
O!@KM; =1.37+0.1=1.38
rE'
%MiIK E<fwl1<88 _4x[}e7KF 1v8:,!C EF=0.08
c] :J/'vc VG*=)8{ P PIG?fK) SE7 (+r 查课本第202页表13-2得 。
V~%WKQ 查课本第204页表13-5由内插值法得 。 =163.0 EF=0.009
z|4@nqqX =0.95+0.009=0.959
ybuSqFy`$ mc[_> [m ^FpiQF q;He:vX `HZHVV$~ DIcyXZH< @bVh?T0~F, 则
^.$r1/U 取 根。
VIlQz M;%^ 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：
8^ ZM U{ 作用在轴上压力：
D}
< o<Dk 。
f<t*#]< 七 齿轮的设计：
& ,gryBN 1高速级大小齿轮的设计：
L"zgBB?K6 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。
Z ysUz ②查课本第166页表11-7得： 。
2 ShlYW@~ 查课本第165页表11-4得： 。
:."n@sA@ 故 。
5a/
A_..+I 查课本第168页表11-10C图得： 。
uq1(yyWp( 故 。
]oZ,{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 计算中心距：由课本第165页式11-5得：
W$ d{ 考虑高速级大齿轮与低速级大齿轮相差不大取
bD^ob.c.A 则 取
GlkAJe] 实际传动比：
9#$V1( }? 传动比误差： 。
Ia>th\_& 齿宽： 取
yl]Cm?8 高速级大齿轮： 高速级小齿轮：
=v#A&IPA' ④验算轮齿弯曲强度：
]NhWhJ: 查课本第167页表11-9得：
68G] a N3 按最小齿宽 计算：
mjr{L{H=?+ 所以安全。
!gH.st ⑤齿轮的圆周速度：
~a0 } 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。
fw ~%^* 2低速级大小齿轮的设计：
{
'mY>s 7 ①材料：低速级小齿轮选用 钢调质，齿面硬度为250HBS。
rgY?X$1q_ 低速级大齿轮选用 钢正火，齿面硬度为220HBS。
,Z\,IRn ②查课本第166页表11-7得： 。
'MM~ ~: 查课本第165页表11-4得： 。
UC2 OY Zb 故 。
sT T455h) 查课本第168页表11-10C图得： 。
n[p9$W` 故 。
T!eh ?^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
0$dNrq 计算中心距： 由课本第165页式11-5得：
^xu)~:} i WOTu" Yj 取 则 取
% !/liS 计算传动比误差： 合适
]KPg=@Q/ 齿宽： 则取
O5n] 4)< 低速级大齿轮：
QMfy^t+I 低速级小齿轮：
xg %]\# ④验算轮齿弯曲强度：查课本第167页表11-9得：
TKutO0 按最小齿宽 计算：
KKTfxNxJn 安全。
we).8%)' ⑤齿轮的圆周速度：
)RKhEm%Vr2 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。
J+*Y)k 八 减速器机体结构尺寸如下：
f$*9J 名称 符号 计算公式 结果
k |aOUW 箱座厚度
4!RI2?4V ,OFr]74\ 10
K O HH74}_ 箱盖厚度
oUS>p" : ) x O_ 9
-Ce4p x?3 箱盖凸缘厚度
?d`+vHK]> /M
c"K 12
^)]*10 箱座凸缘厚度
Z8_gI[Zn X{5 D PhB, 15
> <[ . 箱座底凸缘厚度
HbV V]y B{i;+[ase 25
w!k4&Rb3 地脚螺钉直径
5'[X&r %# 1s\hJATfz M24
L|'ME|
' 地脚螺钉数目
a^1c _ 查手册 6
7I3CPc$ 轴承旁联结螺栓直径
?{Z0g+B1 1:Gd{z M12
P9chRy 盖与座联结螺栓直径
= "e um7 =（0.5 0.6）
L#N.pd
M10
&_^<B7aC'k 轴承端盖螺钉直径
_NW OSt =（0.4 0.5）
h\ek2K ;5 _S ' a[|}nJ3 10
K:Go%3~, 视孔盖螺钉直径
\<>%_y'/)h =（0.3 0.4）
b:&$x (| 8
==r|]~x
定位销直径
6b)UoJxj =（0.7 0.8）
ZKL%rp_ 8
[ \F ,\ ， ， 至外箱壁的距离
*<j @+Ch 查手册表11—2 34
JN l+UH:. 22
;z=C]kI6M 18
A^pp'{ !. ， 至凸缘边缘距离
xT8" +} 查手册表11—2 28
J8Db AB4X 16
Kn\(Xd.> 外箱壁至轴承端面距离
J>P V{N = + +（5 10）
,99G2E v4c 50
m%\[1|N 大齿轮顶圆与内箱壁距离
1dO8[5uM7a >1.2
jYZWf `X~ 15
!AHm+C_=Lg 齿轮端面与内箱壁距离
Z.(x|Q9 >
3%a37/|~y 10
7rg[5hP T 箱盖，箱座肋厚
F'*&-l 0G 1o3[F 9
f}!26 [_9{ 8.5
#|i{#~gxM 轴承端盖外径
o$ k$ +（5 5.5）
%Q~Lk]B?t 120（1轴）
#4u; `j"4= 125（2轴）
*p!dd?8 150（3轴）
\ChcJth@o< 轴承旁联结螺栓距离
ge8zh/` NR@Tj] `k 120（1轴）
[40 YoVlfM 125（2轴）
T I 150（3轴）
b1o(CG(}* 九 轴的设计：
k 'b|#c9c 1高速轴设计：
h`j gF ①材料：选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。
PEl]HI_H 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。
,;18: 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。
jwox?] f+ 段装配轴承且 ，所以查手册62页表6-1取 。选用6009轴承。
X_F= ;XF/ L3=B+ +2=16+10+2=28。
#
GGmA. 段主要是定位轴承，取 。L4根据箱体内壁线确定后在确定。
8<
-Vkr 装配齿轮段直径：判断是不是作成齿轮轴：
N';lc:Ah~ 查手册51页表4-1得：
U s5 JnP 5 得：e=5.9＜6.25。
AK =k@hT 段装配轴承所以 L6= L3=28。
Yv -uC}e 2 校核该轴和轴承：L1=73 L2=211 L3=96
]0le=Ee^% 作用在齿轮上的圆周力为：
!U a#smZ 径向力为
Nj\WvKG 作用在轴1带轮上的外力：
78-:hk 求垂直面的支反力：
0iHI "9z {I vCe0` Wg1WY}zG 求垂直弯矩，并绘制垂直弯矩图：
)f rt vN7 U\{Z{F %8 { Se93o 求水平面的支承力：
ffVYlNQ 7L 由 得
Dn?L N
5P!17.W'u
N
:u0433z: 求并绘制水平面弯矩图：
6d UP's_ ='j < lrw7 T 求F在支点产生的反力：
F zIA>njt Y# #J E=d[pI,e 求并绘制F力产生的弯矩图：
w[ngkLEA
#p >PNW- RFdN13sJ v F在a处产生的弯矩：
zU%aobZ y=Hl ~ev`9 求合成弯矩图：
>Z%^|S9 考虑最不利的情况，把 与 直接相加。
6eD[)_?]y 67eo~~nUtg +!(hd 求危险截面当量弯矩：
{TNAK%'v 从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数 ）
Yy}aQF#M $j/F7.S 计算危险截面处轴的直径：
wS K?mS6 因为材料选择 调质，查课本225页表14-1得 ，查课本231页表14-3得许用弯曲应力 ，则：
,3j*D+ c#DTL/8"DO 因为 ，所以该轴是安全的。
O RoraEK 3轴承寿命校核：
{~"=6iyj 轴承寿命可由式 进行校核，由于轴承主要承受径向载荷的作用，所以 ，查课本259页表16-9，10取 取
a lR}|ez 按最不利考虑，则有：
S;g~xo V4 H+m,R 则 因此所该轴承符合要求。
eD3F%wxz 4弯矩及轴的受力分析图如下：
)+G(4eIT AN;?`AM; 5键的设计与校核:
QbWD&8T0O 根据 ，确定V带轮选铸铁HT200，参考教材表10-9,由于 在 范围内，故 轴段上采用键 ： ,
d<Di;5 采用A型普通键:
-*EJj>x 键校核.为L1=1.75d1-3=60综合考虑取 =50得 查课本155页表10-10 所选键为：
d~8Q)"6 [ 中间轴的设计：
[F%\1xh ①材料：选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。
<3bh-) ②根据课本第230页式14-2得：
?r+tU 段要装配轴承，所以查手册第9页表1-16取 ，查手册62页表6-1选用6208轴承，L1=B+ + + =18+10+10+2=40。
R&QT
'i 装配低速级小齿轮，且 取 ，L2=128，因为要比齿轮孔长度少 。
Tla*V#: Ve 段主要是定位高速级大齿轮，所以取 ，L3= =10。
jd{J3s '% 装配高速级大齿轮，取 L4=84-2=82。
m8?(.BJ% 段要装配轴承，所以查手册第9页表1-16取 ，查手册62页表6-1选用6208轴承，L1=B+ + +3+ =18+10+10+2=43。
b}
*cw2 ③校核该轴和轴承：L1=74 L2=117 L3=94
'K1w.hC< 作用在2、3齿轮上的圆周力：
m3D'7 *U N
7\xa_nrI 径向力：
ziOmmL(r wmIq{CXx, Y5
dt?a 求垂直面的支反力
&~& i > FueJe/~t #FcYJH 计算垂直弯矩：
`y\:3bQ4
u{ng\d*KE} it,%T)2H 求水平面的支承力：
(F)zj< {f m^7pbJ\| "@n$(-. 计算、绘制水平面弯矩图：
[Y*UCFhI0 qfu;X-$4 iY2bRXA 求合成弯矩图，按最不利情况考虑：
uxcj3xE#d fTeo,N O ? 4V($ 求危险截面当量弯矩：
'Zzm'pC 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 ）
\r Jk[Kec f6XWA_[i@ &jJgAZ ! 计算危险截面处轴的直径：
R[V%59#{Z n-n截面:
,wV2ZEW}e m-m截面:
l^_X?L@ 由于 ，所以该轴是安全的。
ZG>OT@
GA 轴承寿命校核：
| @YN\g K; 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
x83XJFPWL ^Z!W 3q Q jsR1jou6 则 ，轴承使用寿命在 年范围内，因此所该轴承符合要求。
GgtL./m ④弯矩及轴的受力分析图如下：
`{/=i| 6 ⑤键的设计与校核：
m$^7sFD$ 已知 参考教材表10-11，由于 所以取
iqU}t2vFrj 因为齿轮材料为45钢。查课本155页表10-10得
M3Z y f L=128-18=110取键长为110. L=82-12=70取键长为70
=$'Zmb
[D 根据挤压强度条件，键的校核为：
E'ZWSpP OjCT%6hy; 所以所选键为:
?Cws25G 从动轴的设计：
;V; 4# ⑴确定各轴段直径
H(AYtnvB ①计算最小轴段直径。
UY PBKf]A9 因为轴主要承受转矩作用，所以按扭转强度计算，由式14-2得：
QV't+)uUVo 考虑到该轴段上开有键槽，因此取
JUE>g8\b 查手册9页表1-16圆整成标准值，取
*~vR bD$q 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 。
!y),| #7P 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: 。
HwcGbbX) ④设计轴段 ，考虑到挡油环轴向定位，故取
zx!1jS 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。
@6gz)
p ⑥ 轮装拆方便，设计轴头 ，取 ，查手册9页表1-16取 。
:!/}*B ⑦设计轴环 及宽度b
Frml'Vfq7 使齿轮轴向定位，故取 取
k\[2o ,
N wc(< ⑵确定各轴段长度。
]D%[GO//! 有联轴器的尺寸决定 (后面将会讲到).
j7W_%Yk|E B|Omz:c 因为 ,所以
@@5u{K 轴头长度 因为此段要比此轮孔的长度短
?>&8,p17 1eJ\CdI 其它各轴段长度由结构决定。
&M2x` （4）．校核该轴和轴承：L1=97.5 L2=204.5 L3=116
&a0%7ea`.S 求作用力、力矩和和力矩、危险截面的当量弯矩。
Z+}SM]m 作用在齿轮上的圆周力：
0'~ ?u ' D|S)/o6 径向力：
6Q`ce!~$ *rbayH 求垂直面的支反力：
u
Qj#U
m8 7#&s G
]_Qc}pMF& 计算垂直弯矩：
jPd<h{js dlU=k9N- .m
X6;aF ;"5 求水平面的支承力。
"~;j FB8 /x-t - } J
h"]iN 计算、绘制水平面弯矩图。
P~#jvm! <L`R!} q&M;rIo ? 求F在支点产生的反力
MVCCh+,GI $ p0s OY)x
Kca 求F力产生的弯矩图。
2O
SX4p(t 2 rH6ap F在a处产生的弯矩：
9xz`V1mIL v
ipmzg(S 求合成弯矩图。
[
~E}x 考虑最不利的情况，把 与 直接相加。
V^ :\/EU 9W 8Dp?: 求危险截面当量弯矩。
?- VN+
d7 从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数 ）
ff0B*0 #Z.JOwi 计算危险截面处轴的直径。
kb6v2 ^8H 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：
3_-# EAI[J&c 考虑到键槽的影响，取
.3!4@l\9C 因为 ，所以该轴是安全的。
V+8 + 17^ （5）．轴承寿命校核。
?BRL;( 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
c1/x,1LnMf 按最不利考虑，则有：
> !2'|y^ 则 ,
7-LeJRB 该轴承寿命为64.8年,所以轴上的轴承是适合要求的。
Xu$*ZJ5w （6）弯矩及轴的受力分析图如下：
UOu&sg*o2B （7）键的设计与校核：
V]AL'}(
0 因为d1=63装联轴器查课本153页表10-9选键为 查课本155页表10-10得
|WX4L7yrhK 因为L1=107初选键长为100,校核 所以所选键为:
`3 OGCy 装齿轮查课本153页表10-9选键为 查课本155页表10-10得
,&9|Ac?$ 因为L6=122初选键长为100,校核
N3?d?+A$ 所以所选键为: .
+u#x[ xO 十 高速轴大齿轮的设计
Q4x 71*vy 因 采用腹板式结构
qL#R
XUTP 代号 结构尺寸和计算公式 结果
M]'AA
Uo8 轮毂处直径
mvw:E_ e'6?iLpy 72
:Ls36E8f= 轮毂轴向长度
L_~G`Rb3 c ~
SI" 84
{)y4Qp 倒角尺寸
5Zov< +kE Wama>dy % 1
c1^3 lgPv 齿根圆处的厚度
u "%fz8v m "D Ma 10
#&Ee 5xM= 腹板最大直径
j{=%~ *}J_STM 321.25
ke0W? 板孔直径
[>0r'-kI 5"Yw$DB9 62.5
hD*?\bBs0 腹板厚度
vEsSqzc u;!Rv E8N 25.2
{
\ePJG# 电动机带轮的设计
*/)gk=x8 ;w>B}v;RE 代号 结构尺寸和计算公式 结果
-&? - NSq"\A \ 手册157页 38mm
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El %(je,| v<wT`hiKW 68.4mm
iCS/~[ m+g>s&1H
5 5,-1tWs 取60mm
rXPXO=F1/ D\R^*k @V ,3j7Y5v 81mm
3(%,2 <Va>5R_d< \K6J{;# L 74.7mm
S\A[Z&k 0
J^:~#` 8 UwU]l17~ 10mm
V'.|IuN MF`'r#@:wa f W
_. 15mm
9o`3g@6z EMG*8HRI>r MeX1y]<It 5mm
2e "}5b5 十一.联轴器的选择：
jq)|Uq'6 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。
F!{S eH: 十二润滑方式的确定：
YC'~8\x3 z 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。
wNZ 7(W.U 十三.其他有关数据见装
