齿轮的公差与配合优秀课件.ppt

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1、齿轮的公差与配合第1页，本讲稿共38页一、概述一、概述传递运动的准确性（运动精度）传递运动的准确性（运动精度）传动平稳性传动平稳性 使齿轮在一齿范围内瞬时传动比（瞬时转角）变化尽量小使齿轮在一齿范围内瞬时传动比（瞬时转角）变化尽量小 载荷分布的均匀性载荷分布的均匀性 齿轮副啮合传动时，非工作齿面间应留有一定的间隙齿轮副啮合传动时，非工作齿面间应留有一定的间隙 齿侧间隙齿侧间隙 必须保证啮合齿面沿齿宽和齿高方向的实际接触面积，以必须保证啮合齿面沿齿宽和齿高方向的实际接触面积，以满足承载的均匀性要求。满足承载的均匀性要求。要求从动齿轮在一转范围内的最大转角误差不超过规定的要求从动齿轮在一转范围内的

2、最大转角误差不超过规定的数值数值,以使齿轮在一转范围内传动比的变化尽量小。以使齿轮在一转范围内传动比的变化尽量小。1.1.1.1.圆柱齿轮传动的使用要求圆柱齿轮传动的使用要求圆柱齿轮传动的使用要求圆柱齿轮传动的使用要求第2页，本讲稿共38页一、概述一、概述不同工作条件和不同用途的齿轮对上述四项使用要求的不同工作条件和不同用途的齿轮对上述四项使用要求的侧重点会有所不同。侧重点会有所不同。精密机床、控制系统的分度齿轮和测量仪器的读数齿轮 汽车、拖拉机和机床的变速齿轮 起重机械、矿山机械等重型机械中的低速重载齿轮 汽轮机和涡轮机中的高速重载齿轮 1.1.圆柱齿轮传动的使用要求圆柱齿轮传动的使用要求圆

3、柱齿轮传动的使用要求圆柱齿轮传动的使用要求第3页，本讲稿共38页一、概述一、概述产生齿轮加工误差的原因很多，其主要来源于齿轮加工系产生齿轮加工误差的原因很多，其主要来源于齿轮加工系统中的机床、刀具、夹具和齿坯的加工误差及安装、调整误差。统中的机床、刀具、夹具和齿坯的加工误差及安装、调整误差。2.2.齿轮加工误差的主要来源及其特性齿轮加工误差的主要来源及其特性齿轮加工误差的主要来源及其特性齿轮加工误差的主要来源及其特性 按误差产生的方向 切向误差切向误差径向误差径向误差轴向误差轴向误差按误差在齿轮一转中出现的次数 长周期误差长周期误差短周期误差短周期误差第4页，本讲稿共38页一、概述一、概述几何

4、偏心 齿齿坯坯定定位位孔孔与与机机床床心心轴轴之之间间的的间间隙隙等等原原因因，会会造造成成齿齿坯坯孔孔基基准准轴轴线线与与机机床床工工作作台台回回转转轴轴线线不不重重合合，产产生生几几何何偏偏心心，引起了齿轮径向误差。引起了齿轮径向误差。2.2.齿轮加工误差的主要来源及其特性齿轮加工误差的主要来源及其特性齿轮加工误差的主要来源及其特性齿轮加工误差的主要来源及其特性 第5页，本讲稿共38页一、概述一、概述运动偏心 滚滚齿齿加加工工时时机机床床分分度度蜗蜗轮轮与与工工作作台台中中心心线线有有安安装装偏偏心心时时，就就会会使使齿齿轮轮在在加加工工过过程程中中出出现现蜗蜗轮轮蜗蜗杆杆中中心心距距周周

5、期期性性的的变变化化，产产生生运运动动偏偏心心，引引起起了了齿轮切向误差。齿轮切向误差。2.2.齿轮加工误差的主要来源及其特性齿轮加工误差的主要来源及其特性齿轮加工误差的主要来源及其特性齿轮加工误差的主要来源及其特性 几何偏心和运动偏心产生的误差在齿轮一转中只出现一几何偏心和运动偏心产生的误差在齿轮一转中只出现一次，属于长周期误差，其主要影响齿轮传递运动的准确性。次，属于长周期误差，其主要影响齿轮传递运动的准确性。第6页，本讲稿共38页一、概述一、概述滚刀误差 滚滚刀刀安安装装误误差差破破坏坏了了滚滚刀刀和和齿齿坯坯之之间间的的相相对对运运动动关关系系，从从而而使使被被加加工工齿齿轮轮产产生生

6、基基圆圆误误差，导致基节偏差和齿廓偏差。差，导致基节偏差和齿廓偏差。2.2.齿轮加工误差的主要来源及其特性齿轮加工误差的主要来源及其特性齿轮加工误差的主要来源及其特性齿轮加工误差的主要来源及其特性 制造误差制造误差安装误差安装误差 由于滚刀的转速比齿坯的转速高得多，滚刀误差在齿由于滚刀的转速比齿坯的转速高得多，滚刀误差在齿轮一转中重复出现，所以是短周期误差，主要影响齿轮传动轮一转中重复出现，所以是短周期误差，主要影响齿轮传动的平稳性和载荷分布的均匀性。的平稳性和载荷分布的均匀性。第7页，本讲稿共38页一、概述一、概述机床传动链误差 当当机机床床的的分分度度蜗蜗杆杆存存在在安安装装误误差差和和轴

7、轴向向窜窜动动时时，蜗蜗轮轮转转速速发发生生周周期期性性的的变变化化，使使被被加加工工齿齿轮轮出出现现齿齿距距偏偏差差和齿廓偏差，产生切向误差。和齿廓偏差，产生切向误差。2.2.齿轮加工误差的主要来源及其特性齿轮加工误差的主要来源及其特性齿轮加工误差的主要来源及其特性齿轮加工误差的主要来源及其特性 机机床床分分度度蜗蜗杆杆造造成成的的误误差差在在齿齿轮轮一一转转中中重重复复出出现现，是是短短周期误差。周期误差。第8页，本讲稿共38页二、二、齿轮的评定指标及其测量齿轮的评定指标及其测量 GB/T 10095.12001轮齿同侧齿面偏差的定义和允许值GB/T 10095.22001径向综合偏差和径

8、向跳动的定义和允许值GB/Z 18620.142002圆柱齿轮检验实施规范 给出了齿轮评定项目的允许值及规定了检测齿轮精度的实施规范。第9页，本讲稿共38页二、二、齿轮的评定指标及其测量齿轮的评定指标及其测量 1.1.影响传递运动准确性的误差及测量影响传递运动准确性的误差及测量影响传递运动准确性的误差及测量影响传递运动准确性的误差及测量 影影响响传传递递运运动动准准确确性性的的误误差差主主要要是是几几何何偏偏心心和和运运动动偏偏心心造造成成的的长周期误差长周期误差 第10页，本讲稿共38页二、二、齿轮的评定指标及其测量齿轮的评定指标及其测量 1.1.影响传递运动准确性的误差及测量影响传递运动准

9、确性的误差及测量影响传递运动准确性的误差及测量影响传递运动准确性的误差及测量 被被测测齿齿轮轮与与理理想想精精确确的的测测量量齿齿轮轮作作单单面面啮啮合合时时，在在被被测测齿齿轮轮一一转转范范围围内内，分分度度圆圆上上实实际际圆圆周周位位移移与与理理论论圆圆周周位位移移的最大差值，以分度圆弧长计值。的最大差值，以分度圆弧长计值。切向综合总偏差Fi 齿轮的切向综合总偏差是在接近齿轮的工作状态下测量出来的，是几何偏心、运动偏心和基节偏差、齿廓偏差的综合测量结果，是评定齿轮传动准确性最为完善的指标。第11页，本讲稿共38页二、二、齿轮的评定指标及其测量齿轮的评定指标及其测量 1.1.影响传递运动准确

10、性的误差及测量影响传递运动准确性的误差及测量影响传递运动准确性的误差及测量影响传递运动准确性的误差及测量 F Fp p是是指指齿齿轮轮同同侧侧齿齿面面任任意意圆圆弧弧段段（k k=1=1至至k k=z z）内内实实际际弧弧长长与与理理论论弧弧长长的的最最大大差差值值。它它等等于于齿齿距距累累积积偏偏差差的的最最大大偏偏差差与与最最小小偏偏差的代数差差的代数差 齿距累积总偏差Fp和齿距累积偏差Fpk Fpk是指k个齿距间的实际弧长与理论弧长的最大差值，国标GBT 10095.12001中规定k的取值范围一般为2z/8，对特殊应用（高速齿轮）可取更小的k值。第12页，本讲稿共38页二、二、齿轮的评

11、定指标及其测量齿轮的评定指标及其测量 1.1.影响传递运动准确性的误差及测量影响传递运动准确性的误差及测量影响传递运动准确性的误差及测量影响传递运动准确性的误差及测量 齿距累积总偏差Fp和齿距累积偏差Fpk 齿距累积总偏差因可以反映几何偏心和运动偏心造成的综合误差，所以能较全面的评定齿轮传动的准确性。第13页，本讲稿共38页二、二、齿轮的评定指标及其测量齿轮的评定指标及其测量 1.1.影响传递运动准确性的误差及测量影响传递运动准确性的误差及测量影响传递运动准确性的误差及测量影响传递运动准确性的误差及测量 齿距累积总偏差Fp和齿距累积偏差Fpk 齿距累积总偏差齿距累积总偏差F Fp p和齿距累和

12、齿距累积偏差积偏差F Fpkpk通常在万能测齿仪、齿距通常在万能测齿仪、齿距仪和光学分度头上测量。仪和光学分度头上测量。测量的方法有绝对法和相对法测量的方法有绝对法和相对法两种两种 。第14页，本讲稿共38页二、二、齿轮的评定指标及其测量齿轮的评定指标及其测量 1.1.影响传递运动准确性的误差及测量影响传递运动准确性的误差及测量影响传递运动准确性的误差及测量影响传递运动准确性的误差及测量 径向跳动Fr F Fr r是指在齿轮一转范围内，将测头（球形、圆柱形、砧是指在齿轮一转范围内，将测头（球形、圆柱形、砧形）逐个放置在被测齿轮的齿槽内，在齿高中部双面接触，形）逐个放置在被测齿轮的齿槽内，在齿高

13、中部双面接触，测头相对于齿轮轴线的最大和最小径向距离之差。测头相对于齿轮轴线的最大和最小径向距离之差。齿圈的径齿圈的径向跳动向跳动主要反映主要反映几何偏心几何偏心引起的齿引起的齿轮径向长轮径向长周期误差周期误差 第15页，本讲稿共38页二、二、齿轮的评定指标及其测量齿轮的评定指标及其测量 1.1.影响传递运动准确性的误差及测量影响传递运动准确性的误差及测量影响传递运动准确性的误差及测量影响传递运动准确性的误差及测量 径向综合总偏差Fi F Fi i是指被测齿轮与理想精确的测量齿轮双面啮合时，在被测是指被测齿轮与理想精确的测量齿轮双面啮合时，在被测齿轮一转范围内双啮中心距的最大变动量。齿轮一转范

14、围内双啮中心距的最大变动量。径向综合总偏差径向综合总偏差F Fi i主要反映几何偏心造成的径向长周期误差主要反映几何偏心造成的径向长周期误差和齿廓偏差、基节偏差等短周期误差。和齿廓偏差、基节偏差等短周期误差。第16页，本讲稿共38页二、二、齿轮的评定指标及其测量齿轮的评定指标及其测量 2.2.影响传动平稳性的误差及测量影响传动平稳性的误差及测量影响传动平稳性的误差及测量影响传动平稳性的误差及测量 影响传递运动平稳性的误差主要是由刀具误差和机床传动链影响传递运动平稳性的误差主要是由刀具误差和机床传动链误差造成的短周期误差误差造成的短周期误差 。第17页，本讲稿共38页二、二、齿轮的评定指标及其测

15、量齿轮的评定指标及其测量 2.2.影响传动平稳性的误差及测量影响传动平稳性的误差及测量影响传动平稳性的误差及测量影响传动平稳性的误差及测量一齿切向综合偏差fi f fi i是指被测齿轮与理想精确的测量齿轮作单面啮合时，在是指被测齿轮与理想精确的测量齿轮作单面啮合时，在被测齿轮转过一个齿距角内的切向综合偏差，以分度圆弧长计值。被测齿轮转过一个齿距角内的切向综合偏差，以分度圆弧长计值。主要反映滚刀和机床分度传动链的制造和安装误差所引起的齿廓偏差、齿距误差，是切向短周期误差和径向短周期误差的综合结果，是评定运动平稳性较为完善的指标。第18页，本讲稿共38页二、二、齿轮的评定指标及其测量齿轮的评定指标

16、及其测量 2.2.影响传动平稳性的误差及测量影响传动平稳性的误差及测量影响传动平稳性的误差及测量影响传动平稳性的误差及测量一齿径向综合偏差fi f fi i是指被测齿轮与理想精确的测量齿轮作双面啮合时，在被是指被测齿轮与理想精确的测量齿轮作双面啮合时，在被测齿轮转过一个齿距角内，双啮中心距的最大变动量。测齿轮转过一个齿距角内，双啮中心距的最大变动量。一齿径向综合偏差一齿径向综合偏差f fi i主要反映了短周期径向误差（基节偏主要反映了短周期径向误差（基节偏差和齿廓偏差）的综合结果，但评定传动平稳性不如一齿切向综差和齿廓偏差）的综合结果，但评定传动平稳性不如一齿切向综合偏差合偏差f fi i精确

17、。精确。第19页，本讲稿共38页二、二、齿轮的评定指标及其测量齿轮的评定指标及其测量 2.2.影响传动平稳性的误差及测量影响传动平稳性的误差及测量影响传动平稳性的误差及测量影响传动平稳性的误差及测量齿廓偏差 齿廓偏差是指实际齿廓偏离设计齿廓的量值，其在端平面齿廓偏差是指实际齿廓偏离设计齿廓的量值，其在端平面内且垂直于渐开线齿廓的方向计值。内且垂直于渐开线齿廓的方向计值。第20页，本讲稿共38页二、二、齿轮的评定指标及其测量齿轮的评定指标及其测量 2.2.影响传动平稳性的误差及测量影响传动平稳性的误差及测量影响传动平稳性的误差及测量影响传动平稳性的误差及测量齿廓偏差 1 1）齿廓总偏差）齿廓总偏

18、差F FF F 是指在计值范围内，是指在计值范围内，包容实际齿廓迹线的两条设包容实际齿廓迹线的两条设计齿廓迹线间的距离。计齿廓迹线间的距离。第21页，本讲稿共38页二、二、齿轮的评定指标及其测量齿轮的评定指标及其测量 2.2.影响传动平稳性的误差及测量影响传动平稳性的误差及测量影响传动平稳性的误差及测量影响传动平稳性的误差及测量齿廓偏差 2 2）齿廓形状偏差）齿廓形状偏差f ff f 在在计计值值范范围围内内，包包容容实实际际齿齿廓廓迹迹线线的的两两条条与与平平均均齿齿廓廓迹迹线线完完全全相相同同的的曲曲线线间间的的距距离离，且且两两条条曲曲线线与与平平均均齿齿廓迹线的距离为常数。廓迹线的距离

19、为常数。第22页，本讲稿共38页二、二、齿轮的评定指标及其测量齿轮的评定指标及其测量 2.2.影响传动平稳性的误差及测量影响传动平稳性的误差及测量影响传动平稳性的误差及测量影响传动平稳性的误差及测量齿廓偏差 3 3）齿廓倾斜偏差）齿廓倾斜偏差f fH H在在计计值值范范围围内内，两两端端与与平平均均齿齿廓廓迹迹线线相相交交的的两两条条设设计计齿廓迹线间的距离齿廓迹线间的距离 第23页，本讲稿共38页二、二、齿轮的评定指标及其测量齿轮的评定指标及其测量 2.2.影响传动平稳性的误差及测量影响传动平稳性的误差及测量影响传动平稳性的误差及测量影响传动平稳性的误差及测量齿廓偏差 齿齿廓廓偏偏差差主主要

20、要是是由由刀刀具具的的齿齿形形误误差差、安安装装误误差差以以及及机机床床分分度链误差造成的。度链误差造成的。存在齿廓偏差的齿轮啮合时，齿廓的接触点会偏离啮合线，引起瞬时传动比的变化，从而破坏了传动平稳性。第24页，本讲稿共38页二、二、齿轮的评定指标及其测量齿轮的评定指标及其测量 2.2.影响传动平稳性的误差及测量影响传动平稳性的误差及测量影响传动平稳性的误差及测量影响传动平稳性的误差及测量齿廓偏差 一一般般情情况况被被测测齿齿轮轮只只需需检检测齿廓总偏差测齿廓总偏差F F 即可。即可。F F 通通常常用用万万能能渐渐开开线线检检查查仪仪或或单单圆圆盘盘渐渐开开线线检检查查仪仪进进行行测测量。

21、量。第25页，本讲稿共38页二、二、齿轮的评定指标及其测量齿轮的评定指标及其测量 2.2.影响传动平稳性的误差及测量影响传动平稳性的误差及测量影响传动平稳性的误差及测量影响传动平稳性的误差及测量单个齿距偏差fpt f fptpt是是指指在在端端平平面面上上接接近近齿齿高高中中部部的的一一个个与与齿齿轮轮轴轴线线同同心心的的圆上，实际齿距与理论齿距的代数差。圆上，实际齿距与理论齿距的代数差。机机床床传传动动链链误误差差会会造造成成单单个个齿距偏差。齿距偏差。齿齿距距偏偏差差与与基基节节偏偏差差和和齿齿形形角角误误差差有有关关，是是基基节节偏偏差差和和齿齿廓廓偏偏差差的的综合反映。综合反映。第26

22、页，本讲稿共38页二、二、齿轮的评定指标及其测量齿轮的评定指标及其测量 3.3.影响载荷分布均匀性的误差及测量影响载荷分布均匀性的误差及测量影响载荷分布均匀性的误差及测量影响载荷分布均匀性的误差及测量 螺旋线偏差是指在端面基圆切线方向上，实际螺旋线对设计螺旋线偏差是指在端面基圆切线方向上，实际螺旋线对设计螺旋线的偏离量。螺旋线的偏离量。由由于于齿齿轮轮的的制制造造和和安安装装误误差差，一一对对齿齿轮轮在在啮啮合合过过程程中中沿沿齿齿长长方方向向和和齿齿高高方方向向都都不不是是全全齿齿接接触触，实实际际接接触触线线只只是是理理论论接接触触线线的的一部分，影响了载荷分布的均匀性。一部分，影响了载荷

23、分布的均匀性。国标规定用螺旋线偏差来评定载荷分布均匀性。国标规定用螺旋线偏差来评定载荷分布均匀性。第27页，本讲稿共38页二、二、齿轮的评定指标及其测量齿轮的评定指标及其测量 3.3.影响载荷分布均匀性的误差及测量影响载荷分布均匀性的误差及测量影响载荷分布均匀性的误差及测量影响载荷分布均匀性的误差及测量螺旋线总偏差F 在在计计值值范范围围内内，包包容容实实际际螺螺旋旋线线迹迹线线的的两两条条设设计计螺螺旋旋线线迹线的距离。迹线的距离。一一般般情情况况被被测测齿齿轮轮只只需需检检测测螺旋线总偏差螺旋线总偏差F F即可即可 -基准面 -非基准面 b-齿宽或两端倒角之间的距离 L-螺旋线计值范围 第

24、28页，本讲稿共38页二、二、齿轮的评定指标及其测量齿轮的评定指标及其测量 3.3.影响载荷分布均匀性的误差及测量影响载荷分布均匀性的误差及测量影响载荷分布均匀性的误差及测量影响载荷分布均匀性的误差及测量螺旋线形状偏差ff 在在计计值值范范围围内内，包包容容实实际际螺螺旋旋线线迹迹线线的的两两条条与与平平均均螺螺旋旋线线迹迹线线完完全全相相同同的的曲曲线线间间的的距距离离，且且两两条条曲曲线线与与平平均均螺螺旋旋线线迹迹线线的的距离为常数距离为常数 -基准面 -非基准面 b-齿宽或两端倒角之间的距离 L-螺旋线计值范围 第29页，本讲稿共38页二、二、齿轮的评定指标及其测量齿轮的评定指标及其测

25、量 3.3.影响载荷分布均匀性的误差及测量影响载荷分布均匀性的误差及测量影响载荷分布均匀性的误差及测量影响载荷分布均匀性的误差及测量螺旋线倾斜偏差fH 在在计计值值范范围围内内，两两端端与与平平均均螺螺旋旋线线迹迹线线相相交交的的设设计计螺螺旋旋线线迹迹线线间间的距离的距离 。-基准面 -非基准面 b-齿宽或两端倒角之间的距离 L-螺旋线计值范围 第30页，本讲稿共38页二、二、齿轮的评定指标及其测量齿轮的评定指标及其测量 4.4.影响齿轮副侧隙的偏差及测量影响齿轮副侧隙的偏差及测量影响齿轮副侧隙的偏差及测量影响齿轮副侧隙的偏差及测量 为了保证齿轮副的齿侧间隙，就必须控制轮齿的齿厚，齿轮轮齿的

26、减薄量可由齿厚偏差和公法线长度偏差来控制。第31页，本讲稿共38页二、二、齿轮的评定指标及其测量齿轮的评定指标及其测量 4.4.影响齿轮副侧隙的偏差及测量影响齿轮副侧隙的偏差及测量影响齿轮副侧隙的偏差及测量影响齿轮副侧隙的偏差及测量齿厚偏差 齿厚偏差是指在分度圆柱上，齿厚的实际值与公称值之差（对于斜齿轮齿厚是指法向齿厚）。齿齿厚厚下下偏偏差差代代号号为为Esni。齿齿厚厚上上偏偏差差代代号号为为Esns第32页，本讲稿共38页二、二、齿轮的评定指标及其测量齿轮的评定指标及其测量 4.4.影响齿轮副侧隙的偏差及测量影响齿轮副侧隙的偏差及测量影响齿轮副侧隙的偏差及测量影响齿轮副侧隙的偏差及测量齿厚

27、偏差的测量 齿厚偏差可以用齿厚游标卡尺来测量。由于分度圆柱面上的弧齿厚不便测量，所以通常都是测量分度圆弦齿厚。标准圆柱齿轮分度圆公称弦齿厚 分度圆公称弦齿高 第33页，本讲稿共38页二、二、齿轮的评定指标及其测量齿轮的评定指标及其测量 4.4.影响齿轮副侧隙的偏差及测量影响齿轮副侧隙的偏差及测量影响齿轮副侧隙的偏差及测量影响齿轮副侧隙的偏差及测量公法线长度偏差 公法线长度偏差是指齿轮一圈内，实际公法线长度公法线长度偏差是指齿轮一圈内，实际公法线长度WWkaka与公与公称公法线长度称公法线长度WWk k之差。之差。公法线长度上偏差代号为公法线长度上偏差代号为E Ebnsbns，下偏差代号为，下偏

28、差代号为E Ebnibni。第34页，本讲稿共38页三、三、齿轮副的评定指标齿轮副的评定指标齿轮副的安装误差也会影响齿轮副的啮合精度，也必须加以齿轮副的安装误差也会影响齿轮副的啮合精度，也必须加以限制。限制。评定齿轮副的精度指标有接触斑点、轴线平行度误差和评定齿轮副的精度指标有接触斑点、轴线平行度误差和中心距偏差。中心距偏差。第35页，本讲稿共38页三、三、齿轮副的评定指标齿轮副的评定指标1.1.接触斑点接触斑点接触斑点是指安装好的齿轮副在轻微制动下，运转后齿面接触斑点是指安装好的齿轮副在轻微制动下，运转后齿面上分布的接触擦亮痕迹。上分布的接触擦亮痕迹。接触痕迹的大小由齿高方向和齿长方向的百分

29、数表示。接触痕迹的大小由齿高方向和齿长方向的百分数表示。齿长方向 齿高方向 第36页，本讲稿共38页三、三、齿轮副的评定指标齿轮副的评定指标2.2.轴线平行度偏差轴线平行度偏差 齿轮副的轴线平行度偏差分为轴线平面内的平行度偏差齿轮副的轴线平行度偏差分为轴线平面内的平行度偏差f f和垂直平面内的平行度偏差和垂直平面内的平行度偏差f f，会影响到齿轮副的接触精，会影响到齿轮副的接触精度和齿侧间隙。度和齿侧间隙。第37页，本讲稿共38页三、三、齿轮副的评定指标齿轮副的评定指标3.3.中心距偏差中心距偏差 中心距偏差是指实际中心距与理论中心距的差值。齿轮中心距偏差是指实际中心距与理论中心距的差值。齿轮副存在中心距偏差时，会影响齿轮副的侧隙。副存在中心距偏差时，会影响齿轮副的侧隙。第38页，本讲稿共38页