กลไกของวัตต์ (Watt's linkage)เป็นกลไกชนิดหนึ่งที่คิดค้นโดยเจมส์ วัตต์โดยจุดเคลื่อนที่ตรงกลางของกลไกถูกจำกัดให้เคลื่อนที่ไปตามเส้นทางเกือบเป็นเส้นตรงวัตต์ได้อธิบายกลไกนี้ไว้ในเอกสารสิทธิบัตรของเขาในปี 1784 สำหรับเครื่องยนต์ไอน้ำของวัตต์

ปัจจุบันมีการนำไปใช้ในระบบกันสะเทือนของรถยนต์ซึ่งเป็นส่วนสำคัญในจลนศาสตร์ ของระบบกันสะเทือน กล่าวคือ คุณสมบัติการเคลื่อนที่ โดยจำกัดการเคลื่อนที่ของเพลาล้อรถให้อยู่ในแนวดิ่งเกือบทั้งหมด ขณะเดียวกันก็จำกัดการเคลื่อนที่ในแนวนอนด้วย

กลไกของวัตต์ประกอบด้วยแท่งสามแท่งที่ยึดติดกันด้วยสลักเกลียวเป็นโซ่ โซ่ของแท่งประกอบด้วยแท่งปลายสองแท่งและแท่งกลางหนึ่งแท่ง แท่งกลางถูกยึดด้วยสลักเกลียวที่ปลายแต่ละด้านเข้ากับปลายด้านหนึ่งของแท่งด้านนอกแต่ละแท่ง แท่งด้านนอกทั้งสองมีความยาวเท่ากันและยาวกว่าแท่งกลาง แท่งทั้งสามสามารถหมุนรอบสลักเกลียวทั้งสองได้ ปลายด้านนอกของแท่งยาวถูกยึดไว้กับที่สัมพันธ์กัน แต่แท่งทั้งสามสามารถหมุนได้อย่างอิสระรอบข้อต่อสองจุดที่พวกมันมาบรรจบกัน

ในการวิเคราะห์กลไกเชื่อมโยง จะมีแท่งสมมติที่มีความยาวคงที่เชื่อมต่อจุดปลายด้านนอกทั้งสอง ดังนั้น กลไกเชื่อมโยงของวัตต์จึงเป็นตัวอย่างของ กลไกเชื่อม โยง สี่แท่ง

จุดเริ่มต้นของแนวคิดนี้ปรากฏอยู่ในจดหมายที่วัตต์เขียนถึงแมทธิว โบลตันในเดือนมิถุนายน ปี 1784

ฉันได้เห็นวิธีการทำให้ก้านลูกสูบเคลื่อนที่ขึ้นลงในแนวตั้งฉากโดยยึดมันไว้กับชิ้นส่วนเหล็กบนคานเท่านั้น โดยไม่ต้องใช้โซ่หรือตัวนำแนวตั้งฉาก [...] และเป็นหนึ่งในกลไกที่เรียบง่ายแต่ชาญฉลาดที่สุดที่ฉันได้ประดิษฐ์ขึ้น^{[ 2 ]}

ซี.จี. กิบสัน ได้อธิบายบริบทของนวัตกรรมของวัตต์ไว้ดังนี้:

ในช่วงการปฏิวัติอุตสาหกรรมกลไกสำหรับการแปลงการเคลื่อนที่แบบหมุนเป็นการเคลื่อนที่เชิงเส้นได้รับการนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องจักรอุตสาหกรรมและเหมืองแร่ หัวรถจักร และอุปกรณ์วัด อุปกรณ์ดังกล่าวต้องผสมผสานความเรียบง่ายทางวิศวกรรมเข้ากับความแม่นยำสูง และความสามารถในการทำงานด้วยความเร็วเป็นเวลานาน สำหรับวัตถุประสงค์หลายประการ การเคลื่อนที่เชิงเส้นโดยประมาณถือเป็นสิ่งทดแทนที่ยอมรับได้สำหรับการเคลื่อนที่เชิงเส้นที่แม่นยำ ตัวอย่างที่รู้จักกันดีที่สุดอาจเป็นกลไกสี่แท่งของวัตต์ ซึ่งคิดค้นโดยวิศวกรชาวสก็อต เจมส์ วัตต์ ในปี 1784 ^{[ 3 ]}

กลไกเชื่อมโยงประเภทนี้เป็นหนึ่งในหลายประเภทที่อธิบายไว้ในเอกสารสิทธิบัตรของ Watt เมื่อวันที่ 28 เมษายน 1784 อย่างไรก็ตาม ในจดหมายถึง Boulton เขาได้อธิบายถึงการพัฒนากลไกเชื่อมโยงซึ่งไม่ได้รวมอยู่ในสิทธิบัตร การออกแบบที่พัฒนาขึ้นมาในภายหลังเล็กน้อย เรียกว่ากลไกเชื่อมโยงการเคลื่อนที่แบบขนานนำไปสู่การออกแบบที่สะดวกและประหยัดพื้นที่มากขึ้น ซึ่งถูกนำไปใช้ใน เครื่องยนต์ แบบลูกสูบและเครื่องยนต์แบบคานหมุนของ เขา ^{[ 4 ]}

กลไกนี้ไม่ได้สร้างการเคลื่อนที่แบบเส้นตรงที่แท้จริง และที่จริงแล้ววัตต์ก็ไม่ได้อ้างว่ามันทำเช่นนั้น แต่กลไกนี้สร้างเส้นโค้งของวัตต์ซึ่งเป็น เส้นโค้งรูป เลขแปดหรือรูปเลมนิสเคต เมื่อเลือกความยาวของแท่งและฐานให้เป็นรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัสไขว้กันมันจะสร้างเส้นโค้งเลมนิสเคตของเบอร์นูลลี [ ^{5 ] ใน}จดหมายถึงโบลตันเมื่อวันที่ 11 กันยายน ค.ศ. 1784 วัตต์ได้อธิบายกลไกนี้ไว้ดังนี้

เนื่องจากส่วนโค้งของซุ้มประตูวางตัวในทิศทางตรงกันข้าม จึงทำให้มีจุดหนึ่งในคานเชื่อมต่อซึ่งเบี่ยงเบนจากเส้นตรงเพียงเล็กน้อย

แม้ว่ากลไก Peaucellier–Lipkin , กลไกผกผันของ Hartและกลไกเส้นตรง อื่นๆ จะสร้างการเคลื่อนที่เส้นตรงที่แท้จริงได้ แต่กลไกของ Watt มีข้อได้เปรียบในด้านความเรียบง่ายมากกว่ากลไกอื่นๆ เหล่านี้ ในแง่นี้ กลไกของ Watt คล้ายกับกลไก Chebyshevซึ่งเป็นกลไกอีกแบบหนึ่งที่สร้างการเคลื่อนที่เส้นตรงโดยประมาณเช่นกัน อย่างไรก็ตาม ในกรณีของกลไกของ Watt การเคลื่อนที่จะตั้งฉากกับเส้นที่เชื่อมระหว่างจุดปลายทั้งสอง ในขณะที่ในกลไก Chebyshev การเคลื่อนที่จะขนานกับเส้นนี้

เครื่องยนต์คานแบบทำงานด้านเดียวรุ่นก่อนๆ ใช้โซ่เชื่อมต่อลูกสูบกับคาน ซึ่งใช้งานได้ดีพอสมควรสำหรับการสูบน้ำจากเหมือง ฯลฯ อย่างไรก็ตาม สำหรับการเคลื่อนที่แบบหมุน กลไกที่ทำงานทั้งในแนวอัดและแนวดึงให้การออกแบบที่ดีกว่า และช่วยให้สามารถ ใช้ กระบอกสูบแบบทำงานสองด้านได้เครื่องยนต์ดังกล่าวประกอบด้วยลูกสูบที่ได้รับแรงกระทำจากไอน้ำสลับกันไปมาทั้งสองด้าน จึงทำให้กำลังเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า กลไกที่วัตต์ใช้จริง (และคิดค้นโดยเขาเอง) ในเครื่องยนต์คานหมุนรุ่นหลังของเขาเรียกว่า กลไก การเคลื่อนที่แบบขนานซึ่งเป็นการพัฒนามาจาก "กลไกของวัตต์" แต่ใช้หลักการเดียวกัน ลูกสูบของเครื่องยนต์ติดอยู่กับจุดศูนย์กลางของกลไก ทำให้สามารถกระทำต่อคานด้านนอกทั้งสองของกลไกได้ทั้งโดยการผลักและดึง การเคลื่อนที่เกือบเป็นเส้นตรงของกลไกทำให้เครื่องยนต์ประเภทนี้สามารถใช้การเชื่อมต่อที่แข็งแรงกับลูกสูบได้โดยไม่ทำให้ลูกสูบติดขัดในกระบอกสูบ การกำหนดค่านี้ยังส่งผลให้การเคลื่อนที่ของคานราบรื่นกว่าเครื่องยนต์แบบทำงานด้านเดียว ทำให้ง่ายต่อการแปลงการเคลื่อนที่ไปมาเป็นการหมุน^{[ 4 ] [ 6 ]}

ตัวอย่างของกลไกเชื่อมต่อของวัตต์สามารถพบได้ในก้านลูกสูบแรงดันสูงและแรงดันปานกลางของเครื่องยนต์ครอสเนส ปี 1865 ในเครื่องยนต์เหล่านี้ ก้านลูกสูบแรงดันต่ำใช้ กลไกเชื่อมต่อ แบบขนานที่ พบได้ทั่วไปมากกว่า แต่ก้านลูกสูบแรงดันสูงและแรงดันปานกลางไม่ได้เชื่อมต่อกับปลายคาน ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องประหยัดพื้นที่

กลไก Watt's linkage ถูกนำมาใช้ในเพลา ล้อหลัง ของระบบกันสะเทือน รถยนต์บางรุ่น เพื่อปรับปรุงจากPanhard rodซึ่งได้รับการออกแบบในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 ทั้งสองวิธีมีจุดประสงค์เพื่อป้องกันการเคลื่อนที่ด้านข้างสัมพัทธ์ระหว่างเพลาและตัวถังรถ กลไก Watt's linkage จำลองการเคลื่อนที่ในแนวเส้นตรงแนวตั้งได้ใกล้เคียงกว่ามาก และทำเช่นนั้นโดยการวางตำแหน่งศูนย์กลางของเพลาไว้ที่เส้นกึ่งกลางตามยาวของรถอย่างสม่ำเสมอ แทนที่จะไปทางด้านใดด้านหนึ่งของรถเหมือนในกรณีที่ใช้ Panhard rod แบบธรรมดา^{[ 7 ]}

ประกอบด้วยแท่งแนวนอนสองแท่งที่มีความยาวเท่ากัน ติดตั้งอยู่ด้านข้างของตัวถัง ระหว่างแท่งทั้งสองนี้จะมีแท่งแนวตั้งสั้นๆ เชื่อมต่ออยู่ จุดกึ่งกลางของแท่งแนวตั้งสั้นๆ นี้ ซึ่งเป็นจุดที่ถูกจำกัดให้เคลื่อนที่ในแนวเส้นตรง จะยึดติดกับจุดกึ่งกลางของเพลา จุดหมุนทั้งหมดสามารถหมุนได้อย่างอิสระในระนาบแนวตั้ง

ในแง่หนึ่ง กลไกของวัตต์สามารถมองได้ว่าเป็นแท่งแพนฮาร์ดสองแท่งที่ติดตั้งตรงข้ามกัน อย่างไรก็ตาม ในการจัดเรียงของวัตต์ การเคลื่อนที่โค้งที่ตรงข้ามกันซึ่งเกิดจากแท่งแพนฮาร์ดที่หมุนได้นั้นจะหักล้างกันเองเป็นส่วนใหญ่ในแท่งหมุนแนวตั้งสั้นๆ

สามารถกลับด้านกลไกได้ โดยในกรณีนี้ จุดศูนย์กลาง P จะยึดติดกับตัวถัง และ L1 กับ L3 จะยึดติดกับเพลา ซึ่งจะช่วยลดมวลที่ไม่ได้รับแรงกระแทกและเปลี่ยนแปลงกลไกการเคลื่อนที่เล็กน้อย การจัดเรียงแบบนี้ถูกนำมาใช้ในรถแข่ง V8 Supercar ของออสเตรเลีย จนถึงสิ้นสุดฤดูกาล 2012

กลไกของวัตต์ยังสามารถใช้เพื่อป้องกันการเคลื่อนที่ของเพลาในทิศทางตามยาวของรถได้อีกด้วย การใช้งานนี้เกี่ยวข้องกับกลไกของวัตต์สองตัวที่แต่ละด้านของเพลา โดยติดตั้งขนานกับทิศทางการขับขี่ แต่โดยทั่วไปแล้วระบบช่วงล่างของรถแข่งมักใช้กลไกแบบ 4 บาร์เพียงตัวเดียวมากกว่า

• กลไกสี่ข้อต่อ
• การเชื่อมต่อ (เชิงกล)
• กลไกเส้นตรง
• กลไกการเคลื่อนที่แบบขนานของวัตต์ (Watt's Parallel motion linkage)คือกลไกเส้นตรงที่พัฒนาต่อยอดมาจากกลไกของวัตต์ (Watt's linkage)

วิกิมีเดียคอมมอน ส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับการเชื่อมโยงของวัตต์

• เครื่องยนต์ลำแสงวัตต์
• วิธีการวาดเส้นตรง โดย AB Kempe, BA
• กลไกเชื่อมโยงแบบเลมนิสคอยดัล (โค้งรูปเลข 8) ชนิดแรก โดยวัตต์
• การเชื่อมโยงแบบเลมนิสคอยดัลชนิดที่สองและสามโดยวัตต์
• เป็นการจำลองที่ถูกเก็บถาวรไว้เมื่อวันที่ 25 กรกฎาคม 2011 ในWayback Machineโดยใช้ซอฟต์แวร์ Molecular Workbench