阶梯圆轴强度与刚度校核：带轮负载下的轴设计分析

首先计算各段轴的长度：

L1 = π * d1 = π * 75 mm L2 = π * d2 = π * 38 mm L3 = π * d3 = π * 75 mm

计算各段轴的转矩：

T1 = Px * 1000 / (n * 2 * π / 60) = 14 * 1000 / (240 * 2 * π / 60) T2 = Ps * 1000 / (n * 2 * π / 60) = 32 * 1000 / (240 * 2 * π / 60) T3 = Pc * 1000 / (n * 2 * π / 60) = 18 * 1000 / (240 * 2 * π / 60)

计算各段轴的最大扭转应力：

τ1 = T1 * d1 / (2 * J1) τ2 = T2 * d2 / (2 * J2) τ3 = T3 * d3 / (2 * J3)

其中，J1、J2、J3分别为各段轴的极角惯性矩，可以通过以下公式计算：

J1 = π * d1^4 / 32 J2 = π * d2^4 / 32 J3 = π * d3^4 / 32

计算各段轴的最大单位长度扭转角：

θ1 = T1 * L1 / (G * J1) θ2 = T2 * L2 / (G * J2) θ3 = T3 * L3 / (G * J3)

根据给定的许用扭转切应力和许用单位长度扭转角，判断轴的强度和刚度是否满足要求。

如果各段轴的最大扭转应力小于许用扭转切应力，且各段轴的最大单位长度扭转角小于许用单位长度扭转角，则轴的强度和刚度满足要求。否则，需要进行重新设计或增加材料强度。