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图(a)所示皮带轮传动轴，传递功率P=7kW，转速n=200r/min。皮带轮重量W=1.8kN。左端齿轮上啮合力F_n与齿轮节圆切线的夹角(压力角)为20°。轴的材料为Q255钢，其许用应力[σ]=80MPa。试分别在忽略和考虑皮带轮重量的两种情况下，按第三强度理论估算轴的直径。