作者：楊之勇
有關(guān)機(jī)構(gòu)自由度公式的提出和認(rèn)識過程
科學(xué)是相關(guān)要素間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，機(jī)械機(jī)構(gòu)自由度公式是機(jī)械機(jī)構(gòu)數(shù)綜合的重要理論的一部分。70年代筆者在哈市某國營萬人大廠工作時，廠黨委十分重視革新和發(fā)明，提高質(zhì)量，增加產(chǎn)量。特別是機(jī)械的創(chuàng)新與發(fā)明，按功能需要去設(shè)計機(jī)械機(jī)構(gòu)中，一個重要課題是機(jī)構(gòu)自由度的計算和校核，當(dāng)時以契貝謝夫（Цебышев）二維（平面）機(jī)構(gòu)自由度計算公式：W=3(n-1)-2P2 -P1; 式中n-1 是機(jī)構(gòu)的活動構(gòu)件數(shù)，P2,加有兩個約束條件的運(yùn)動副數(shù)。P1只加有一個約束條件的運(yùn)動副數(shù)。這是俄國機(jī)械科學(xué)家契貝謝夫提出來的計算公式。計算起來較繁雜。能不能有我們自己的公式問世呢？計算略微簡單些呢？
自由度也是一種約束與活動度的數(shù)量關(guān)聯(lián)關(guān)系，能不能從其中要素（約束數(shù)）間找出其規(guī)律性的東西呢？，
現(xiàn)象往往是啟發(fā)人們認(rèn)識和認(rèn)知的窗口，能從現(xiàn)象中和現(xiàn)象的背后看破問題和問題的交匯點(diǎn)是人們認(rèn)識提高和升華的體現(xiàn)。
當(dāng)看到架子工為何用三角構(gòu)型中能使架子穩(wěn)定，三角形構(gòu)架具有穩(wěn)定性，四連桿機(jī)構(gòu)具有一個自由度，，三連桿是穩(wěn)定構(gòu)架，自由度為零，四連桿是有唯一運(yùn)動（一個自由度）的機(jī)構(gòu)，從三點(diǎn)約束自由度為零和四點(diǎn)約束自由度為1的功能異同點(diǎn)中找出其關(guān)聯(lián)的共同性：3/3余數(shù)為零：4/3余數(shù)為1，再看其余機(jī)構(gòu)是否也有其關(guān)聯(lián)特性，實踐各種例證是檢驗認(rèn)識正確與否的尺度。請看如下例證：F= n-3N; 即n/3=N…F? ??
規(guī)律是客觀存在的，不是發(fā)明出來的，規(guī)律的發(fā)現(xiàn)是有心人在各種現(xiàn)象中看到現(xiàn)象的結(jié)構(gòu)要素及量值關(guān)聯(lián)而發(fā)現(xiàn)的。
從此就有了我自己的機(jī)構(gòu)自由度計算公式：F=n-3N, n為有效約束數(shù)目，N為有效約束數(shù)的3的商數(shù)。被稱為自由度的計算余數(shù)法則
牛頓發(fā)現(xiàn)了力和物體的運(yùn)動的慣性定律。其實慣性定律不僅是力和物體運(yùn)動的屬性和規(guī)律也存在于其它方面。
機(jī)構(gòu)自由度的計算與設(shè)計質(zhì)量關(guān)聯(lián)
一種機(jī)械機(jī)構(gòu)或機(jī)械裝置自由度表達(dá)了其功用和功能要求。
自由度為1的機(jī)械機(jī)構(gòu)：主要用來將一個輸入運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪粋€所需要求的輸出運(yùn)動。
自由度為0的機(jī)械機(jī)構(gòu)，是將機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)椴豢蓜咏Y(jié)構(gòu)形式的過程，如變異機(jī)構(gòu)的鎖扣，桁架，鋼結(jié)構(gòu)等
自由度為-1的機(jī)構(gòu)：主要用于帶有預(yù)負(fù)荷內(nèi)力或一施加內(nèi)力的裝置設(shè)計上。
自由度為2的機(jī)構(gòu)：用于差動機(jī)構(gòu)或裝置，及浮動施加力能輸出的機(jī)構(gòu)設(shè)計中，或?qū)煞N輸入運(yùn)動或力能合成為一個所需的運(yùn)動輸出設(shè)計中。
機(jī)械設(shè)計中機(jī)構(gòu)數(shù)綜合的機(jī)構(gòu)自由度計算與設(shè)計質(zhì)量有關(guān)
保證A,B同步運(yùn)動，機(jī)構(gòu)設(shè)計不正確在于有效約束為8/3,,其余數(shù)為2，自由度為2必然失去唯一同步運(yùn)動的可能行；保證AB同步運(yùn)動，機(jī)構(gòu)設(shè)計正確的理論是有效約束數(shù)為4,4/3,余數(shù)為1，所以其機(jī)構(gòu)設(shè)計正確。
設(shè)計理論是優(yōu)勢設(shè)計的引擎和保證。
本計算公式曾作為【平面機(jī)構(gòu)數(shù)綜合雛議】論文刊登在全國第四屆機(jī)構(gòu)創(chuàng)造發(fā)明學(xué)術(shù)會議論文選集第9頁中。當(dāng)初90年代筆者所在企業(yè)不景氣無力出席學(xué)術(shù)會議，由我的同學(xué)帶論文參加會議，據(jù)同學(xué)說當(dāng)時受到不少機(jī)械科學(xué)專家教授的贊譽(yù)。
本人將把幾十年對機(jī)構(gòu)學(xué)的專研和愛好，再度提升水平，和升華理論程度，讓機(jī)構(gòu)型數(shù)綜合以及機(jī)構(gòu)構(gòu)成學(xué)添加理論基礎(chǔ)和應(yīng)用成果。
有的教授和專家說：我們咋想不到這個關(guān)聯(lián)關(guān)系呢，這也就點(diǎn)破了問題的實質(zhì)，企業(yè)工程師的技術(shù)是企業(yè)的第一資源，是不脫離需要實際，不脫離制造和工藝實際，是實際需要和興趣造就了企業(yè)工程師的能力性。和其它行業(yè)的狀況不同。
特別是面對市場需要企業(yè)機(jī)械工程師要以自己的技術(shù)優(yōu)勢贏得市場急需。拉瓦爾是瑞典企業(yè)工程師他研發(fā)的拉瓦爾管為后來的超音速飛行器打下了理論和結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。
重視企業(yè)機(jī)械工程技術(shù)人員應(yīng)該是我們的共識，本人雖年過古稀，在機(jī)械機(jī)構(gòu)上有所偏愛。利用余生將把機(jī)械運(yùn)動鏈研究提高到一個新高度，除了瓦特運(yùn)動鏈，和斯蒂芬遜運(yùn)動鏈外我將要搞出我們自己的運(yùn)動鏈型，及機(jī)構(gòu)創(chuàng)新學(xué)，成為機(jī)械行業(yè)的發(fā)展，讓機(jī)械設(shè)計為企業(yè)發(fā)展做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)！
