Bir mekanizmanın serbestlik derecesi, mekanizmada bulunan tüm bileşenlerin konumunu ve hareket özgürlüklerini belirlemek için gerekli olan parametre sayısıdır.

Mekanizmaların serbestlik derecesi, uzuv sayısına, mafsal sayısına ve mafsal serbestlik derecesine bağlıdır, uzuv boyutuna bağlı değildir.

Sistemlerin serbestlik derecesi, sistemde bulunan mafsallların serbestlik derecesi, mafsal sayısı, uzuv sayısını bir denklem ile bulunmaktadır.

Bu denklemimiz ile bir sistemin serbestlik derecesini belirleyebiliriz. Şimdi denklemimizdeki tanımlanmış olan parametreleri inceleyelim.  3 boyutlu uzayda X, Y ve Z koordinatlarına bağlı olarak 3 öteleme ve 3 dönme serbestliği bulunmaktadır. Yani sistem içerisinde bulunan bir bileşenin uzaydaki maksimum serbestlik derecesi 6’dır.

Denklemimizdeki parametreler;

Mekanizma serbestlik derecesine göre mekanizmaları sınıflandırabilmekteyiz.

Denklemdeki parametreleri doğru tanımlamak için girdilerimizi bilmek ve doğru tanımlamamız gerekmektedir. Bir makineyi ya da mekanizmayı oluşturan her bir bileşene uzuv adı verilir. Kinematik açıdan aralarında herhangi bir göreceli hareketi olmayan iki yada daha fazla eleman da bir uzuv olarak kabul edilmektedir. İki uzuv arasındaki bağlantıya mafsal denilmektedir. Mafsallar iki eş uzuv arasındaki göreceli harekete sınırlama getirmektedir. Mafsal tarafından izin verilen bağıl hareketin türü, iki mafsal arasındaki temas şekline bağlıdır.

En Çok Kullanılan Mafsal Çeşitleri

Döner Mafsal: İki eş eleman birbirine göre bir eksen etrafında döner. Hareketin miktarı mafsal geometrisine göre sınırlandırılır.  Sadece tek bir serbestlik derecesine imkân verir. Bu mafsala, menteşe ya da pim mafsalı da denir.

Prizmatik mafsal: İki eş eleman, mafsal geometrisine bağlı olarak belirlenen bir eksen boyunca birbirine göre kayar. Tek bir serbestlik derecesi vardır.

Küresel mafsal: Bir kürenin ekseni etrafında bir elemanın diğerine göre serbestçe dönmesini sağlar.

Helisel mafsal: Vidalı sistemlerdir. İki eş elemanın bir eksen etrafında dönmesi ve bu dönme sonucunda ilerlemesini sağlar. İlerleme hareketi dönme hareketine bağlı olduğundan helisel mafsal tek serbestlik derecesine sahiptir.

Silindirik mafsal: Bir eksen etrafında dönme ve bu eksen boyunca bir kaymaya izin verir. Bu yüzden iki serbestlik derecesi vardır.

Özet olarak Serbestlik Derecesi; Mekanizmaların çıkış uzvunun istenilen yörüngedeki hareketini sağlamak için gerekli olan, tek hareketli giriş uzuv sayısına serbestlik derecesi denir. Bu parametre mekanizmaların gerçekleştireceği hareket ve çalışma özelliği için çok önemlidir. Bu nedenle mekanikte, giriş uzvunun değişim parametresine, sistemin genel parametresi de denir. Serbestlik derecesi uzuv sayısı, kinematik çiftlerin sayısı ve tipi ile ilgili bir fonksiyon olup, uzuv boyutlarına bağlı değildir.