1、输入齿轮的各项参数：
3?]81v/ ] h(Iun 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；
?{J1U w< $S|+U}]C 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；
wGKxT
ap >Wt @O\k 2、编辑齿轮关系式：见“软件下载”区；
6{=U=
* tJrG RlB> 3、插入基准曲线（草绘）：
TZt ;-t` T :X* 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：
f(D'qV T{
< KU 0K `v``}8tm 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 *u "%hXR 回答者： lovegps - 副总裁 十级 11-25 14:33
VPYLDg.' 一、 设计题目：二级直齿圆柱齿轮减速器
8^y =YUT 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。
&|GH @^) @ 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%。
uhfK \.3 3． 知条件：运输带卷筒转速 ，
D!,5j_,j% 减速箱输出轴功率 马力，
mnK<5KLg1 二、 传动装置总体设计：
-(:T&r fTp 1. 组成：传动装置由电机、减速器、工作机组成。
_.; PLq~0 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。
#&Tm%CvB 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：
y,x 2f%x K
$- * 三、 选择电机
bTimJp[b 1. 计算电机所需功率 ： 查手册第3页表1-7：
zl :by? －带传动效率：0.96
h@$SJe(hl －每对轴承传动效率：0.99
0<!9D):Bb －圆柱齿轮的传动效率：0.96
t;w<n" －联轴器的传动效率：0.993
~iH a^i?2* —卷筒的传动效率：0.96
5tbCx!tL 说明：
aj;x:UqpJ －电机至工作机之间的传动装置的总效率：
?YL J Xq
JHa1lj V_J0I*Qa4 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
q x)\{By 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：
/ e>%yq<9B Q/ ]~`S 符合这一范围的转速有：750、1000、1500、3000
'=E;^'Rl 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：
I#(lxlp"Ho 方案 电动机型号 额定功率 同步转速
q"2APvsvp r/min 额定转速
g ,JfT^ r/min 重量 总传动比
IN bV6jZL 1 Y112M-2 4KW 3000 2890 45Kg 152.11
gdf0 2 Y112M-4 4KW 1500 1440 43Kg 75.79
Ct)58f2 3 Y132M1-6 4KW 1000 960 73Kg 50.53
({t^/b*8 4 Y160M1-8 4KW 750 720 118Kg 37.89
}[ JB% 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：
hO8xH +; yk?bz 额定功率kW 满载转速 同步转速 质量 A D E F G H L AB
HC$%"peN1b 4 960 1000 73 216 38 80 10 33 132 515 280
1}wDc$ O 四 确定传动装置的总传动比和分配传动比：
N=1ue `i 总传动比：
gW~T{+ f 分配传动比：取 则
qBBC nT 取 经计算
s oY\6mHio 注： 为带轮传动比， 为高速级传动比， 为低速级传动比。
<7 U~0@<Y 五 计算传动装置的运动和动力参数：
aO<7a
6 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
b=lJ`| ——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。
xS1n,gTA 1. 各轴转速：
&B(z**+9 JGHj(0j x>EL|Q=? 2各轴输入功率：
-8 qCCV&1i <)T| HKx >(a35 b$ gvT}UNqL 3各轴输入转矩：
o:QL%J{[ sF! #*Y >S:(BJMo \"ahs7ABT O +o)z6( 运动和动力参数结果如下表：
) &O2l 轴名 功率P KW 转矩T Nm 转速r/min
x [{\Aw>$. 输入 输出 输入 输出
Jd7chIK 电动机轴 3.67 36.5 960
<CuUwv
'A 1轴 3.52 3.48 106.9 105.8 314.86
>}
2C,8 N 2轴 3.21 3.18 470.3 465.6 68
{V>F69IU 3轴 3.05 3.02 1591.5 1559.6 19.1
*?t$Q|2Xr 4轴 3 2.97 1575.6 1512.6 19.1
j<kW+Iio 六 设计V带和带轮：
f1aZnl 1.设计V带
;iiCay37F ①确定V带型号
X,w X)9]J 查课本 表13-6得： 则
>rQj 1D)@ 根据 =4.4, =960r/min,由课本 图13-5，选择A型V带，取 。
&qg6^& 查课本第206页表13-7取 。
P0}B&B/ a: 为带传动的滑动率 。
VrRF2(Kn? ②验算带速： 带速在 范围内，合适。
+45SK u= ③取V带基准长度 和中心距a：
GV0@We~ 初步选取中心距a： ，取 。
vgy.fP"@ 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： 。
D-{*3?x ④验算小带轮包角 ：由课本第195页式13-1得： 。
4ekwmw (ox ⑤求V带根数Z：由课本第204页式13-15得：
bss2<mqlH 查课本第203页表13-3由内插值法得 。
= OF hM7 \#%GVru! k( 0; >)<i EF=0.1
H14Q-2U1xa =1.37+0.1=1.38
op`9 (=DJ] 7k* FQO=}0Hl jm%s#`)g EF=0.08
TQc k$&
n}a`|Nbk ;av!fK F3( Sb M- 查课本第202页表13-2得 。
&fB=&jc*j 查课本第204页表13-5由内插值法得 。 =163.0 EF=0.009
.;7V]B1o =0.95+0.009=0.959
q!Ek
EW\ n 8D)1ZUx7` 8/ >.g.] t4UK~ {gh #3*cA!V.< _{'[Uf/l 0M;g&&mF 则
hiVa\s 取 根。
S'HA] ⑥求作用在带轮轴上的压力 ：查课本201页表13-1得q=0.10kg/m，故由课本第197页式13-7得单根V带的初拉力：
t,De/ L 作用在轴上压力：
lU!_V%n 。
h.K"v5I* 七 齿轮的设计：
-sA&1n"W&5 1高速级大小齿轮的设计：
dUa>XkPa\2 ①材料：高速级小齿轮选用 钢调质，齿面硬度为250HBS。高速级大齿轮选用 钢正火，齿面硬度为220HBS。
yJ!26 ②查课本第166页表11-7得： 。
C0f%~UMwd 查课本第165页表11-4得： 。
1"CWEL`i 故 。
`WH$rx! 查课本第168页表11-10C图得： 。
}i^M<A O 故 。
3?j: M]fR 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：
z$^wC d: 考虑高速级大齿轮与低速级大齿轮相差不大取
W)ug %@ ) 则 取
1f+A_k/@ 实际传动比：
3A ^AEO 传动比误差： 。
L@O>;zp ; 齿宽： 取
BC!) g+8 高速级大齿轮： 高速级小齿轮：
BTwc(oL ④验算轮齿弯曲强度：
ahg P"Qz 查课本第167页表11-9得：
Fq~Zr;A 按最小齿宽 计算：
wowf 1j- 所以安全。
ZhCd** ⑤齿轮的圆周速度：
^@/wXj: 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。
.X3n9] 2低速级大小齿轮的设计：
4~1 b ①材料：低速级小齿轮选用 钢调质，齿面硬度为250HBS。
aw R !=\ 低速级大齿轮选用 钢正火，齿面硬度为220HBS。
7 Ku&Q<mi ②查课本第166页表11-7得： 。
O-7)"
查课本第165页表11-4得： 。
uq[5 om" 故 。
">=E p+ix 查课本第168页表11-10C图得： 。
c*\i%I#f2 故 。
9j^rFG!n ③按齿面接触强度设计：9级精度制造，查课本第164页表11-3得：载荷系数 ，取齿宽系数
.*6 NqX$ 计算中心距： 由课本第165页式11-5得：
EG^
rh; *J^FV^E`` 取 则 取
kVZs: 计算传动比误差： 合适
fr`#s\JKw 齿宽： 则取
$W}:,]hoj 低速级大齿轮：
e}5x6t 低速级小齿轮：
Q[3hOFCX ④验算轮齿弯曲强度：查课本第167页表11-9得：
82 |^o 按最小齿宽 计算：
= LIb0TZ2 安全。
{Pe&J2
+ ⑤齿轮的圆周速度：
q'7.lrKwa> 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。
Q'jGNWep 八 减速器机体结构尺寸如下：
6H2Bf*i 名称 符号 计算公式 结果
|8{ k,!P'K 箱座厚度
m EYfsO Ln6emXqw 10
"4xo,JUf 箱盖厚度
XBX`L"0 4/{ pz$ 9
0J[B3JO@M 箱盖凸缘厚度
3RlNEc%) EuVA"~PA 12
NP!LBB)=Y 箱座凸缘厚度
|w>b0aY i_!$bk< yo 15
PCH$) F4^ 箱座底凸缘厚度
0}:Wh& g u <Ch]m+ 25
$RC)e 7 地脚螺钉直径
]h`d>#Hw! fCO<-L9k$ M24
NJ$Qm.S 地脚螺钉数目
RO[X #c 查手册 6
Kb /qM}jS 轴承旁联结螺栓直径
UQb|J9HY4 @aB7dtM M12
@y
e AM7 盖与座联结螺栓直径
uaLjHR0 =（0.5 0.6）
\4fuC6d2 M10
Cf
v1nU W 轴承端盖螺钉直径
':=20V =（0.4 0.5）
R=iwp%c( zSOZr2-
^a SHnMqaq 10
l['ER $(7 视孔盖螺钉直径
'OU3 -K =（0.3 0.4）
zCS }i_ p 8
G}dq
ft5" 定位销直径
=""5
c =（0.7 0.8）
XE;' K`% 8
95/; II ， ， 至外箱壁的距离
J0t_w M Ja 查手册表11—2 34
]4FAbY2'h 22
+R 8dy 18
<c ,i u{: ， 至凸缘边缘距离
{X nBj}C 查手册表11—2 28
}Os7 [4 RW 16
(r1"!~d@ 外箱壁至轴承端面距离
ZpwFC7LW = + +（5 10）
i\K88B&24 50
F *4 G@) 大齿轮顶圆与内箱壁距离
2UBAk')O} >1.2
(;N#Gqb6l 15
c11;( 齿轮端面与内箱壁距离
ZV-Y q !|t >
I5Rd ~-="G 10
a\p`J 9Z@ 箱盖，箱座肋厚
'^' PdB mF>{cVTF 9
l5enlYH 8.5
LZJFp@ 轴承端盖外径
ny<D1>{90 +（5 5.5）
*M$$%G(4 120（1轴）
Lr "V 125（2轴）
>GDf*
ox[ 150（3轴）
~UwqQD1p 轴承旁联结螺栓距离
N=@8~{V. ^>y |{;` 120（1轴）
{J;(K~>?m 125（2轴）
@~ i : 8 150（3轴）
Ou|kb61zg 九 轴的设计：
6x16?x 1高速轴设计：
v\=k[oOu
①材料：选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。
:v E\r#hJ" 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。
1<0Z @D~F 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。
#Xi9O. 段装配轴承且 ，所以查手册62页表6-1取 。选用6009轴承。
{C %f~j L3=B+ +2=16+10+2=28。
, Mn`kL<F 段主要是定位轴承，取 。L4根据箱体内壁线确定后在确定。
i \ )$ 装配齿轮段直径：判断是不是作成齿轮轴：
1E$^ul-v 查手册51页表4-1得：
H_u% e*W 得：e=5.9＜6.25。
Ol8Yf.e_ 段装配轴承所以 L6= L3=28。
@M(+YCi:e@ 2 校核该轴和轴承：L1=73 L2=211 L3=96
PJ)d5D%T 作用在齿轮上的圆周力为：
c
<X( S 径向力为
1f$1~ 5Z 作用在轴1带轮上的外力：
VexQ ] 求垂直面的支反力：
?oU5H .ITTY QHv) ]OC?g2&6 求垂直弯矩，并绘制垂直弯矩图：
L,sXJ23. aBKJd YG#{/;^nm) 求水平面的支承力：
1L4v X 由 得
o4YF,c+>q N
4B-+DH>{6 N
)kE1g& 求并绘制水平面弯矩图：
.h@bp1)l 8~iggwZ~h" 2bOFH6g 求F在支点产生的反力：
T ?{F7 @:P:`Zk yY80E[v 求并绘制F力产生的弯矩图：
7fW$jiw w#>CYP`0k6 )yS S 2 F在a处产生的弯矩：
2))p B/ ^B(:Hv}G(: 求合成弯矩图：
|1m2h]];Q 考虑最不利的情况，把 与 直接相加。
!Ic~_7" LP}'upv jj g[v""3| 求危险截面当量弯矩：
PC& (1kJ 从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数 ）
(_R l
f$D !PEP`wEKdp 计算危险截面处轴的直径：
KtaoU2s 因为材料选择 调质，查课本225页表14-1得 ，查课本231页表14-3得许用弯曲应力 ，则：
'c$)}R
I7 P2
z~U 因为 ，所以该轴是安全的。
`m-7L 3轴承寿命校核：
W;.L N<bx 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
F2',3 按最不利考虑，则有：
o_.`&Q6n >2#F5c6 7 则 因此所该轴承符合要求。
h:r: qk 4弯矩及轴的受力分析图如下：
35~1$uRA #$u7:p
[t 5键的设计与校核:
W tp;se@# 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 ： ,
f<Y g_ TG 采用A型普通键:
nOU.=N
v` 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：
Z:>ek>Op 中间轴的设计：
<p#+('N` 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,QXOh\a ②根据课本第230页式14-2得：
=m?x 5G^ 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。
%"AB\lL. 装配低速级小齿轮，且 取 ，L2=128，因为要比齿轮孔长度少 。
N?c!uO|h| 段主要是定位高速级大齿轮，所以取 ，L3= =10。
~L9I@(/ S 装配高速级大齿轮，取 L4=84-2=82。
;x-] 1 xx_ 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。
9@ :QBe3] ③校核该轴和轴承：L1=74 L2=117 L3=94
"E7YCZQR 作用在2、3齿轮上的圆周力：
ev z@c)8 N
P u,JR 径向力：
%kV #UzL N " zm 1W{t?1[s 求垂直面的支反力
j2=|,AmC nRheByYm 'E4}++\ 计算垂直弯矩：
@ "/:Omh c{})Z= /(DnMHn\ 求水平面的支承力：
|) CfO 4 VB}^&{t)! }k_'a^;C1 计算、绘制水平面弯矩图：
o|y1 m7X <!derr-K G@o\D-$ 求合成弯矩图，按最不利情况考虑：
d, 0Klew !OMl-:KUzE x]~ &4fp 求危险截面当量弯矩：
1krSX 2L 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 ）
|_%q@EID Z8\/Fb ,(z"s8N 计算危险截面处轴的直径：
# 2?3B n-n截面:
N) m-m截面:
X1^ Q1?0 由于 ，所以该轴是安全的。
5a2+ 6N 轴承寿命校核：
8T3Nz8Q7 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
}hS$F *)s^+F 0 Q Q./! 则 ，轴承使用寿命在 年范围内，因此所该轴承符合要求。
MCl-er"]D ④弯矩及轴的受力分析图如下：
pLtK :Z ⑤键的设计与校核：
& DhdB0Hjf 已知 参考教材表10-11，由于 所以取
x,Tn YqT^ 因为齿轮材料为45钢。查课本155页表10-10得
`a9iq> L=128-18=110取键长为110. L=82-12=70取键长为70
ev1 :0P 根据挤压强度条件，键的校核为：
G k:k
px %;b] k 所以所选键为:
0 t6DD 从动轴的设计：
v>0} v)<v ⑴确定各轴段直径
YZ6"
s- ①计算最小轴段直径。
mi@ni+2Tn 因为轴主要承受转矩作用，所以按扭转强度计算，由式14-2得：
KxQMPtHstz 考虑到该轴段上开有键槽，因此取
zB'_YwW 查手册9页表1-16圆整成标准值，取
hY|- l%2f ②为使联轴器轴向定位，在外伸端设置轴肩，则第二段轴径 。查手册85页表7-2，此尺寸符合轴承盖和密封圈标准值，因此取 。
/&zlC{:G92 ③设计轴段 ，为使轴承装拆方便，查手册62页，表6-1，取 ，采用挡油环给轴承定位。选轴承6215: 。
cue aOtD ④设计轴段 ，考虑到挡油环轴向定位，故取
8 +8L'Yv; ⑤设计另一端轴颈 ，取 ，轴承由挡油环定位，挡油环另一端靠齿轮齿根处定位。
XUTsW,WC ⑥ 轮装拆方便，设计轴头 ，取 ，查手册9页表1-16取 。
aq - | ⑦设计轴环 及宽度b
h8icF} m 使齿轮轴向定位，故取 取
#q6#nfi" ,
)Kq@ m1>@ ⑵确定各轴段长度。
HSEz20s 有联轴器的尺寸决定 (后面将会讲到).
ku
GaOO
iKG, " 因为 ,所以
mEyIbMci 轴头长度 因为此段要比此轮孔的长度短
_=HNcpDA;0 R]4
h)" 其它各轴段长度由结构决定。
ogJ * （4）．校核该轴和轴承：L1=97.5 L2=204.5 L3=116
;Swy5z0=ro 求作用力、力矩和和力矩、危险截面的当量弯矩。
ba^/Ar(B 作用在齿轮上的圆周力：
|g1Pr9{wy I? _WV_T& 径向力：
GIhF OK r`Dm;@JU 求垂直面的支反力：
0 KA@ ]! 1,+swFSN YmLpGqNv 计算垂直弯矩：
DC0O N` gi$ 'x^]# .m
Y I2x*t! 求水平面的支承力。
RSC Q`. FIx|4[&>S gObafIA 计算、绘制水平面弯矩图。
yYdh+ x
+3Z+#nGtk 8\p"V.o> 求F在支点产生的反力
v
,zD52 mSGpxZ,IE 8Z 3:jSgk 求F力产生的弯矩图。
(6&"(}Pai `W.g1"o8W4 wV\G$|Y F在a处产生的弯矩：
X6x s@t gQ QwL*A `@ 求合成弯矩图。
v>_83P` 考虑最不利的情况，把 与 直接相加。
h=^UMat- 8Yo;oH k7 求危险截面当量弯矩。
l[C_ vUg 从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数 ）
O+]'*~a uZ'(fnZ$ 计算危险截面处轴的直径。
]~ !CJ8d 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：
i`= %X{9 LIT`~ D 考虑到键槽的影响，取
1\nzfxx 因为 ，所以该轴是安全的。
Y(gai ? （5）．轴承寿命校核。
@WiTh'w0 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
TeF i[1 按最不利考虑，则有：
syCT)}T6z 则 ,
WJMmt XO 该轴承寿命为64.8年,所以轴上的轴承是适合要求的。
Q 7\j:. （6）弯矩及轴的受力分析图如下：
Q:Ma3El\ （7）键的设计与校核：
tlB -s; 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
`26.+>Z7 因为L1=107初选键长为100,校核 所以所选键为:
v# e *RI2} 装齿轮查课本153页表10-9选键为 查课本155页表10-10得
@FF80U4' 因为L6=122初选键长为100,校核
<C451+95 所以所选键为: .
q *kLi~ Oe 十 高速轴大齿轮的设计
M{SJ8+G 因 采用腹板式结构
3#y`6e=5 代号 结构尺寸和计算公式 结果
E<7$!P=z` 轮毂处直径
=`UFg >- kSEgq<i! 72
ct<XKq bI 轮毂轴向长度
AQ,"):ofvT C _yNSD 84
QL*RzFAD 3 倒角尺寸
Wr-I~>D%_ DuLl"w\_@ 1
{ f t |* 齿根圆处的厚度
j8aH*K-l{ #g ' j0N 10
q $"?P 腹板最大直径
.1z=VLKF' FR>[ g`1 321.25
gtT&97tT< 板孔直径
*9 aI\#} J'tJ Y% ` 62.5
'-cayG 腹板厚度
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8 电动机带轮的设计
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代号 结构尺寸和计算公式 结果
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Qq# 手册157页 38mm
N(3Bzd) 'Gamb+[ _dW#[TCF 68.4mm
5evk _f * {5/" H5 A/"2a55 取60mm
pr ed{HEye )rlkQ'DN rY8(`a 81mm
|o*qZ} 6 6q!Q([D_ 2##mVEo.( 74.7mm
G9G HBwT (ti!Y"e2 -]{
_^ 10mm
TBky+]p@ .mcohf R -$_FKny 15mm
wXZ9 @(^ E7hs+Mh >AY9 F|: 5mm
qnn RS 十一.联轴器的选择：
Qr7|;l3 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。
%d40us8 E 十二润滑方式的确定：
l*huKSX} 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。
{u9n?Z% 十三.其他有关数据见装
