瓦特平行運動連桿機構

尺寸（單元長度）：



 固定點之間的垂直距離
 固定點之間的水平距離
因此，桿1（兩固定點之間的總距離）
瓦特平行運動連桿機構是六桿連桿的连杆机构，由詹姆斯·瓦特在1784年針對的瓦特蒸汽機所設計。此機構是直線運動機構，可以讓幾乎是直線往復運動的桿，將運動傳遞到在弧形運動的擺臂，而且直線運動的桿不需用特殊機構來限制其運動方向。

敘述
在湯瑪斯·紐科門和瓦特早期設計的引擎中，活塞在動力衝程中會透過鎖鏈拉動擺臂的一端往下，在在回程衝程中泵浦的重量透過另一條鏈條拉動擺臂的另一端向下運動，交替施力的力使擺臂擺動。而在瓦特新的雙動蒸汽機中，在活塞在上行程和下行程都會產生功率，鎖鏈只能傳送拉力，無法傳送推力，無法沿用以往的機構。瓦特設計此平行運動機構，可以在活塞上行程和下行程時都傳送動力，且活塞的運動很接近垂直線。瓦特將其稱為「平行運動」（parallel motion），因為活塞和泵桿都需要在垂直方向運動，兩者運動方向平行。 
瓦特在他1808年寫給兒子的信中說明他的設計「平行運動是我最引以傲的發明。」Franz Reuleaux, The Kinematics of Machinery (1876), page 4.其中畫的草圖是現在的，是他在1784年專利中所提到的連桿，但很快就被平行運動連桿機構取代 Also available at https://www.gutenberg.org/files/27106/27106-h/27106-h.htm。

瓦特平行運動連桿機構和瓦特連桿的差別是多了縮放儀，這不影響主要的運作原理，但因為連桿可以更小巧，也可以減少引擎室的體積。

紐科門引擎的活塞是用大氣壓力使其往下移動。瓦特的機構讓活塞往上移動和往下移動時都可以輸出功率，功率幾乎是原來的兩倍，也乭可以在引擎循環中更平順的輸送功率，這是將往復運動轉換為轉動運動的一個優點（不論是透過曲柄或是都是如此）。

運作原理
在右圖中，是擺臂的固定點，擺臂以為固定點上下擺動。是活塞，需垂直運動，不能水平運作。此設計的核心是由、、和固定桿（兩端點都在引擎的固定架上）組成的四連桿。當擺臂擺動時，點（為了方便說明才繪出，機器中不會特別標示此點）其軌跡會是拉長的8字形（伯努利双纽线）。因為擺臂的運動限制在小角度。的軌跡只是伯努利双纽线中的一部分，很接近垂直線。只要和等長，8字形就是對稱的，若和的比例等於和的比例，8字形會最直。若行程（的最大行進距離）是，則當在且在時，直線段會最長Neil Sclater and Nicholas P. Chironis, Mechanisms and Mechanical Devices Sourcebook Third Edition (2001), page 136.。

也可以將直接連到活塞桿（就像瓦特機構一樣），但其外形會很怪，點距擺臂的距離很遠。為了避免此問題，瓦特加入了平行四邊形連桿以形成縮放儀。這可以讓維持和以及共線，因此的運動是放大版的運動。因此是活塞桿連接的點。縮放儀讓此機構更小，也讓引擎所在的建築物可以更小。

所上所述，的路徑不是直線，只是近似直線而己。瓦特平行運動連桿機構的水平運動偏離量，是直線長度的1/4000。後來在十九世紀，開始有真正的直線運動，是從1864年的波塞利耶-利普金机械開始的。

相關條目 
縮放儀
直線運動機構
，這是平行運動連桿機構運作的核心

 參考資料 

 Linkages article in Encyclopædia Britannica, 1958.
 Parallel Motion article in Encyclopædia Britannica, 1911.
 Robert Stuart, A Descriptive History of the Steam Engine, London, J. Knight and H. Lacey, 1824.

延伸閱讀

  (Bryant and Sangwin, 2008) contains a chapter about James Watt's parallel motion mechanism

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