平衡轴主要应用在长冲程的发动机上，为平衡由于活塞在上下止点速度的差异。平衡轴的转速通常为曲轴的两倍。
平衡轴的作用：
让发动机工作起来更加平稳、顺畅。
平衡轴可分为单平衡轴和双平衡轴两种。
单平衡轴顾名思义采用单一平衡轴，利用齿轮传动方式进行工作，通过曲轴旋转带动固连的平衡轴驱动齿轮、平衡轴从动齿轮以及平衡轴。
单平衡轴可以平衡占整个振动比例相当大的一阶振动，使发动机的振动得到明显改善。
由于单平衡轴结构简单，占用空间小，因而在单缸和小排量发动机中应用较为广泛。而双平衡轴则采用的是链传动方式带动两根平衡轴转动，其中一根平衡轴与发动机的转速相同，可以消除发动机的一阶振动；另一根平衡轴的转速是发动机转速的2倍，可以消除发动机的二阶振动，从而达到更加理想的减振效果。由于双平衡轴的结构较为复杂、成本高、占用发动机的空间又相对比大大，因此一般在大排量汽车上较为常用。另外，还有一种双平衡轴布置方式，就是两个平衡轴与气缸中心线成角度对称布置，旋转方向相反，转速与曲轴转速相同，用以平衡发动机的一阶往复惯性力。
当发动机处在工作状态时，活塞的运动速度非常快，而且速度很不均匀。当活塞位于上下止点位置时，其速度为零，但在上下止点中间位置的速度则达到最高。由于活塞在气缸内做反复的高速直线运动，因此必然会在活塞、活塞销和连杆上产生较大的惯性力。虽然连杆上的配重可以有效地平衡这些惯性力，但却只有一部分运动质量参与直线运动，另一部分参与了旋转。因而除了上下止点位置外，其它惯性力并不能完全达到平衡状态，此时的发动机便产生了振动。
为了消除这种振动，设计者采用了很多方法，例如采用轻质的活塞减少运动件的质量、提高曲轴的刚度、采用60度夹角的“V”型布置发动机等等。增加平衡轴（如上图中间位置所示部件）也是这些办法其中之一，简单说平衡轴其实就是一个装有偏心重块并随曲轴同步旋转的轴，利用偏心重块所产生的反向振动力，使发动机获得良好的平衡效果，降低发动机振动。
