擺線式直葉水輪機(jī)的工作原理與葉片角度可變的垂直軸風(fēng)力機(jī)工作原理相類似，只是其葉片擺動控制是基于一種擺線原理，圖1是擺線式直葉水輪機(jī)控制原理示意圖。

葉片繞水輪軸O逆時針旋轉(zhuǎn)，虛線圓圈是葉片運(yùn)動軌跡，葉片長度方向與軸O平行，葉片有自己的轉(zhuǎn)軸（葉片轉(zhuǎn)軸）與葉片長度方向平行，葉片在繞水輪軸旋轉(zhuǎn)時也可繞葉片轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動。P是一個固定點(diǎn)，稱為偏心點(diǎn)，過葉片轉(zhuǎn)軸并與葉片弦線垂直的一條點(diǎn)劃線稱為擺線，無論葉片運(yùn)動到任何位置，擺線都通過偏心點(diǎn)P，圖中表示了每隔45度的8個位置。φ是葉片弦線與所在點(diǎn)的圓周切線的夾角，稱為葉片偏角或擺角，葉片運(yùn)轉(zhuǎn)到0度或180度時葉片與水流方向平行，夾角φ為0；葉片運(yùn)轉(zhuǎn)到90度附近與270度附近時夾角φ最大。

偏心點(diǎn)P與主軸O間的距離稱為偏心距，改變偏心距，就可以改變?nèi)~片偏角隨葉片位置的變化規(guī)律，當(dāng)偏心距為0 時，葉片在任何位置都不會偏擺。

圖3右圖是葉片的結(jié)構(gòu)，在葉片軸上固定連接控擺桿，控擺桿與葉片弦線所在平面垂直，控擺桿中間開有滑槽，偏心軸可在滑槽中自由滑動，偏心軸固定在機(jī)架上。當(dāng)葉片繞水輪主軸旋轉(zhuǎn)時控擺桿沿偏心軸滑動，從而實現(xiàn)圖1中所示的控擺原理，見圖2。

在主軸上裝有上葉片支架與下葉片支架，葉片通過葉片轉(zhuǎn)軸安裝在上下葉片支架之間，圖4左圖安裝了一個葉片，為看清控擺桿滑槽與偏心軸沒有顯示下葉片支架，在右圖中顯示了完整安裝一個葉片的結(jié)構(gòu)。

圖5顯示了完整安裝三個葉片的結(jié)構(gòu)。

一個完整的擺線式直葉水輪機(jī)模型組裝完畢，下面看這個模型的運(yùn)轉(zhuǎn)動畫。