機械前線，全國機械微教育領導者
在大學課程《機械原理》的課本中，機構分析與自由度計算是最基礎和重要的一課，是你步入機械的基本技能。
大家先來看一下碎石機是怎麼工作的
它的內部結構呢，機械原理呢，大家仔細看一下。
分析：碎石機的工作原理很簡單，是較為簡單的一種機構。3個活動構件和1個機架組成，4個低副，自由度為1。
一.機構的組成及運動簡圖
構件
機器（機構）中每一個獨立的運動單元稱為一個構件。
運動副
當由構件組成機構時，需要一定的方式將構件連接起來。被連接的兩構件仍能相對運動，這種連接顯然不能是剛性的。這種由兩個構件直接接觸而組成的可動的連接成為運動副。
例如：球和面配合，兩齒輪輪齒的嚙合，軸和軸承的配合，滑塊和導軌的接觸。
運動副分為平面運動副和空間運動副
常用機構運動簡圖符號
在機構運動簡圖的繪製中，我們為了簡便畫法提高效率，我們把一些基本的機構運動用簡圖來表示。
二.自由度計算
自由度
機構具有確定運動時所給定的獨立運動參數的數目，稱為機構的自由度，簡單的來講，欲使機構具有確定運動，則其原動件的數目必須等於該機構的自由度數目。
自由度計算
我們重點講平面機構自由度的計算。在平面機構中，各構件只作平面運動，所以每個自由機構局有3個自由度。一個低副（移動副和轉動副）各提供兩個約束，每個平面高副只提供一個自由度。設平面機構中共有n個活動構件（機架不是活動構件），各構件尚未用運動副連接時，它們一共有3n個自由度。而當各構件用運動副連接之後，設共有P1個低副和Ph個高副，則它們將提供（2P1+Ph）個約束。故機構的自由度為：F=3n-（2P1+Ph）
回顧碎石機
詳細解答：1,2,3三個活動構件，4機架。ABCD四點四個低副，沒有高副。F=3n-（2P1+Ph）=3x3-（2x4+0）=1
自由度綜合類計算習題
我們這裡要介紹3個概念：虛約束，複合鉸鏈，局部自由度。
虛約束：G和H兩滑動副可以看成一個滑動副，效果是一樣的，則G和H其中一個為虛約束。
複合鉸鏈：當一個鉸鏈點連接n個構件時，我們按n-1個自由度處理。
局部自由度：當出現B點的情況，我們把B輪和BC杆件看成一個整體，及B輪和BC杆件不存在低副。
詳細解答：機架，A偏心輪，B輪和BC杆件，BD杆件，DE杆件，DF杆件，GH杆件，7個構件，6個活動構件。G和H取1個滑動低副，D點複合鉸鏈取2個轉動低副，A輪和B輪取1個線接觸高副，其餘ACEF4點取4個轉動低副。一共7個低副，1個高副。
F=3n-（2P1+Ph）=3x6-（2x7+1）=1
來源：機械前線整理。
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