某型水輪機主軸的示意圖如圖所示。水輪機的輸出功率為N＝37500kW，轉(zhuǎn)速n＝150r／m。已知軸向推力P_y＝4800kN，轉(zhuǎn)輪重W₁＝390kN；主軸的內(nèi)徑d＝34cm，外徑D＝75cm，自重W＝285kN。主軸材料為45鋼，其許用應力為[σ]＝80MPa。試按第四強度理論校核主軸的強度。

圖示鋼制圓軸上有兩個齒輪，齒輪C上作用著鉛垂切向力P₁＝5kN，齒輪D上作用著水平切向力P₂＝10kN。若［σ］＝100MPa，齒輪C的節(jié)圓直徑d_C=30cm，齒輪D的節(jié)圓直徑d_D＝15cm。試用第四強度理論選擇軸的直徑。