上渝精機(jī)當(dāng)我們?cè)谧鰴C(jī)械設(shè)計(jì)的時(shí)候，軸承是必不可少的零件，對(duì)于不同的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)需求，我們會(huì)有針對(duì)性地進(jìn)行不同的設(shè)計(jì)選型！
有工程師習(xí)慣了選用滾動(dòng)軸承，有工程師愿意用滑動(dòng)軸承，也有工程師愿意嘗試一些新產(chǎn)品或特殊軸承。
本文主要介紹的是當(dāng)你在選擇滑動(dòng)軸承的時(shí)候，需要注意的一個(gè)重要的設(shè)計(jì)原則：2:1法則。
下面我們來(lái)看一下，什么是2:1法則？為什么要特別注意這個(gè)法則？
什么是2:1法則？
2:1法則指的是驅(qū)動(dòng)力的作用點(diǎn)到固定軸承端的距離不能超過(guò)固定軸承長(zhǎng)度/間距的2倍。
如下圖所示:
那為何會(huì)有這樣的一種規(guī)則呢？
我們不妨來(lái)回憶一下很久以前學(xué)習(xí)的初中物理：力的平衡！
在力學(xué)系統(tǒng)里，一個(gè)物體在受到兩個(gè)力作用時(shí)，如果能保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)，我們就說(shuō)物體處于平衡狀態(tài)。使物體處于平衡狀態(tài)的兩個(gè)力叫做平衡力。這兩個(gè)力的作用效果相互抵消(合力為0），我們就說(shuō)這兩個(gè)力平衡。
我們用一張圖來(lái)做直觀的解釋：
其中：
Fa = 驅(qū)動(dòng)力
f = 作用在軸上的力
F = 摩擦阻力 (f ·µ)
s = 兩個(gè)軸承的間距
L = 驅(qū)動(dòng)力力臂
µ = 摩擦系數(shù)
接下來(lái)，讓我們一起重新回到初中課堂，來(lái)計(jì)算一下2:1是如何得出的。
當(dāng)這個(gè)機(jī)構(gòu)處于受力靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，我們的力平衡算式應(yīng)該是這樣的：
f · s = L · Fa
也就是 L / s = f / Fa
摩擦阻力（我們考慮的是整個(gè)作用在2個(gè)軸承上的力=2 · f）
F=f · µ
如果(保持)摩擦力(2F)與驅(qū)動(dòng)力(Fa)相似或高于驅(qū)動(dòng)力(Fa)，則這個(gè)機(jī)構(gòu)是不會(huì)移動(dòng)的，所以：
Fa = 2 ·F = 2 · f · µ
我們將Fa替換掉，得出如下算式
L / s = f /· (2 · f · µ) = 1 / (2 · µ)
經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)化后，得出最終算式：L / s = 1 /(2 · µ)
經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)以及經(jīng)驗(yàn)的積累，我們對(duì)于滑動(dòng)摩擦運(yùn)動(dòng)，通常建議的摩擦系數(shù)是µ=0.25，所以將這個(gè)系數(shù)代入我們的算式，得出的結(jié)論就是：
L/S=2 -> 也就是我們所說(shuō)的2:1 !!!
所以我們需要明白以下三點(diǎn)：
2:1法則，與載荷及驅(qū)動(dòng)力是沒(méi)有關(guān)系的，只和摩擦系數(shù)有關(guān)系！
2:1法則，需要參照的是固定軸承端，而不是浮動(dòng)軸承端，浮動(dòng)端只是輔助導(dǎo)向。
2:1法則，是基于0.25的摩擦系數(shù)，如果摩擦系數(shù)改變，那這個(gè)值也會(huì)改變
接下來(lái)，我們來(lái)做兩道題，來(lái)進(jìn)一步解釋2:1法則！
題目1 （見(jiàn)下圖）
摩擦系數(shù)：µ=0.25
驅(qū)動(dòng)力：Fa=100N
按照上圖，我們發(fā)現(xiàn)力臂L=150mm，軸承間距s=100mm，所以我們可以認(rèn)為他們的比值是1.5:1，按照2:1的法則，這個(gè)結(jié)構(gòu)是可以運(yùn)行的，下面通過(guò)計(jì)算來(lái)驗(yàn)證！
具體計(jì)算如下：
按照力平衡（f · s = L · Fa）
我們可以知道作用在導(dǎo)軌上的力應(yīng)該是f=(100x150)/100=150N
所以摩擦阻力是：F=150X0.25=37.5N, 2個(gè)軸承的阻力是75N
驅(qū)動(dòng)力是Fa=100N，F(xiàn)a>75N，所以這個(gè)系統(tǒng)可以運(yùn)行！
題目2 （見(jiàn)下圖）
摩擦系數(shù)：µ=0.25
驅(qū)動(dòng)力：Fa=100N
按照上圖，我們發(fā)現(xiàn)力臂L=250mm，軸承間距s=100mm，所以我們可以認(rèn)為他們的比值是2.5:1，按照2:1的法則，這個(gè)結(jié)構(gòu)是鎖死的，不能運(yùn)動(dòng)，下面通過(guò)計(jì)算來(lái)驗(yàn)證！
具體計(jì)算如下：
按照力平衡（f · s = L · Fa）
我們可以知道作用在導(dǎo)軌上的力應(yīng)該是f=(100x250)/100=250N
所以摩擦阻力是：F=250X0.25=62.5N, 2個(gè)軸承的阻力是125N
驅(qū)動(dòng)力是Fa=100N，F(xiàn)a<125N，所以這個(gè)系統(tǒng)鎖死了，不能運(yùn)動(dòng)！
