作者：杨之勇

有关机构自由度公式的提出和认识过程

科学是相关要素间的关联关系，机械机构自由度公式是机械机构数综合的重要理论的一部分。70年代笔者在哈市某国营万人大厂工作时，厂党委十分重视革新和发明，提高质量，增加产量。特别是机械的创新与发明，按功能需要去设计机械机构中，一个重要课题是机构自由度的计算和校核，当时以契贝谢夫（Цебышев）二维（平面）机构自由度计算公式：W=3(n-1)-2P2 -P1; 式中n-1 是机构的活动构件数，P2,加有两个约束条件的运动副数。P1只加有一个约束条件的运动副数。这是俄国机械科学家契贝谢夫提出来的就算公式。计算起来较繁杂。能不能有我们自己的公式问世呢？计算略微简单些呢？

自由度也是一种约束与活动度的数量关联关系，能不能从其中要素（约束数）间找出其规律性的东西呢？，

现象往往是启发人们认识和认知的窗口，能从现象中和现象的背后看破问题和问题的交汇点是人们认识提高和升华的体现。

当看到架子工为何用三角构型中能使架子稳定，三角形构架具有稳定性，四连杆机构具有一个自由度，，三连杆是稳定构架，自由度为零，四连杆是有唯一运动（一个自由度）的机构，从三点约束自由度为零和四点约束自由度为1的功能异同点中找出其关联的共同性：3/3余数为零：4/3余数为1，再看其余机构是否也有其关联特性，实践各种例证是检验认识正确与否的尺度。请看如下例证：F= n-3N; 即n/3=N…F    

机构图示说明机构的自由度余数法则的应用

规律是客观存在的，不是发明出来的，规律的发现是有心人在各种现象中看到现象的结构要素及量值关联而发现的。

从此就有了我自己的机构自由度计算公式：F=n-3N, n为有效约束数目，N为有效约束数的3的商数。被称为自由度的计算余数法则

牛顿发现了力和物体的运动的惯性定律。其实惯性定律不仅是力和物体运动的属性和规律也存在于其它方面。

机构自由度的计算与设计质量关联

一种机械机构或机械装置自由度表达了其功用和功能要求。

自由度为1的机械机构：主要用来将一个输入运动转变为另一个所需要求的输出运动。

自由度为0的机械机构，是将机构转变为不可动结构形式的过程，如变异机构的锁扣，桁架，钢结构等

自由度为-1的机构：主要用于带有预负荷内力或一施加内力的装置设计上。

自由度为2的机构：用于差动机构或装置，及浮动施加力能输出的机构设计中，或将两种输入运动或力能合成为一个所需的运动输出设计中。

机械设计中机构数综合的机构自由度计算与设计质量有关

简单机构设计看出理论功底

保证A,B同步运动，机构设计不正确在于有效约束为8/3,,其余数为2，自由度为2必然失去唯一同步运动的可能行；保证AB同步运动，机构设计正确的理论是有效约束数为4,4/3,余数为1，所以其机构设计正确。

设计理论是优势设计的引擎和保证。

本计算公式曾作为【平面机构数综合雏议】论文刊登在全国第四届机构创造发明学术会议论文选集第9页中。当初90年代笔者所在企业不景气无力出席学术会议，由我的同学（政府机关工作）携文参加学术会议，据同学说当时受到不少机械科学专家教授的赞誉。

有的教授和专家说：我们咋想不到这个关联关系呢，这也就点破了问题的实质，企业工程师的技术是企业的第一资源，是不脱离需要实际，不脱离制造和工艺实际，是实际需要和兴趣造就了企业工程师的能力性。和其它行业的状况不同。

特别是面对市场需要企业机械工程师要以自己的技术优势赢得市场急需。拉瓦尔是瑞典企业工程师他研发的拉瓦尔管为后来的超音速飞行器打下了理论和结构基础。

拉瓦管的应用实例

重视企业机械工程技术人员应该是我们的共识，本人虽年过古稀，在机械机构上有所偏爱。利用余生将把机械运动链研究提高到一个新高度，除了瓦特运动链，和斯蒂芬逊运动链外要搞出我们自己的运动链型，让机械设计为企业发展做出应有贡献！

机械设计离不开电脑CAD 技术