平衡軸主要應用在長沖程的發動機上，為平衡由于活塞在上下止點速度的差異。平衡軸的轉速通常為曲軸的兩倍。

平衡軸的作用：

讓發動機工作起來更加平穩、順暢。
平衡軸可分為單平衡軸和雙平衡軸兩種。

單平衡軸顧名思義采用單一平衡軸，利用齒輪傳動方式進行工作，通過曲軸旋轉帶動固連的平衡軸驅動齒輪、平衡軸從動齒輪以及平衡軸。

單平衡軸可以平衡占整個振動比例相當大的一階振動，使發動機的振動得到明顯改善。

由于單平衡軸結構簡單，占用空間小，因而在單缸和小排量發動機中應用較為廣泛。而雙平衡軸則采用的是鏈傳動方式帶動兩根平衡軸轉動，其中一根平衡軸與發動機的轉速相同，可以消除發動機的一階振動；另一根平衡軸的轉速是發動機轉速的2倍，可以消除發動機的二階振動，從而達到更加理想的減振效果。由于雙平衡軸的結構較為復雜、成本高、占用發動機的空間又相對比大大，因此一般在大排量汽車上較為常用。另外，還有一種雙平衡軸布置方式，就是兩個平衡軸與氣缸中心線成角度對稱布置，旋轉方向相反，轉速與曲軸轉速相同，用以平衡發動機的一階往復慣性力。

當發動機處在工作狀態時，活塞的運動速度非常快，而且速度很不均勻。當活塞位于上下止點位置時，其速度為零，但在上下止點中間位置的速度則達到最高。由于活塞在氣缸內做反復的高速直線運動，因此必然會在活塞、活塞銷和連桿上產生較大的慣性力。雖然連桿上的配重可以有效地平衡這些慣性力，但卻只有一部分運動質量參與直線運動，另一部分參與了旋轉。因而除了上下止點位置外，其它慣性力并不能完全達到平衡狀態，此時的發動機便產生了振動。

為了消除這種振動，設計者采用了很多方法，例如采用輕質的活塞減少運動件的質量、提高曲軸的剛度、采用60度夾角的“V”型布置發動機等等。增加平衡軸（如上圖中間位置所示部件）也是這些辦法其中之一，簡單說平衡軸其實就是一個裝有偏心重塊并隨曲軸同步旋轉的軸，利用偏心重塊所產生的反向振動力，使發動機獲得良好的平衡效果，降低發動機振動。

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