Кривошипно-шатунный механизм преобразует возвратно-поступательное движение поршней, воспринимающих давление газов, во вращательное движение коленчатого вала.

Детали, составляющие кривошипно-шатунный механизм можно разделить на две группы: подвижные и неподвижные.

К подвижным относятся: поршень с кольцами и пальцем, шатун с подшипниками и коленчатый вал с маховиком.

К неподвижным – блок цилиндров, картер коленчатого вала (в автомобильных двигателях блок-картер), крышка блок-картера (головка цилиндров), прокладка головки, картер распределительных зубчатых колес, картер маховика. В обе группы входят фиксирующие и крепежные детали.

В процессе работы детали кривошипно-шатунного механизма нагружены силами давления газов, силами инерции движущихся частей и моментами этих сил. На рис.1 представлены силы, действующие на детали кривошипно-шатунного механизма.

Рисунок 1 – Схема сил, действующих в одноцилиндровом двигателе

Р_Г   – сила давления газов;

Р_И  – сила инерции;

Р₁    – суммарная сила;

К    – сила, действующая на шатун;

N    – нормальная сила;

T    – тангенциальная сила;

Z    – радиальная сила;

C_П   – сила действия противовесов;

α   – угол поворота кривошипа;

R     – радиус кривошипа;

L    – плечо нормальной силы.

Силы и моменты переменны по величине и направлению. Силы давления газов Р_Г и силы инерции Р_И  приложены к поршню и действуют вдоль его оси. Сложив эти силы, получим суммарную силу Р₁ и, перенеся ее на поршневой палец, разложим на две составляющие: силу К и N. Сила К сжимает или растягивает шатун (в зависимости от знака), а сила N прижимает поршень к стенке цилиндра и вызывает износ его поверхности. Она изменяет направление и величину, прижимая поршень то к одной, то к другой стороне цилиндра, осуществляя перекладку поршня в ВМТ и НМТ. Кроме того, сила N, действуя на плече L, создает опрокидывающий момент, равный крутящему моменту и воспринимаемый опорами двигателя.

Сила К, перенесенная на кривошип, раскладывается на две составляющие: тангенциальную Т, касательную к окружности радиуса кривошипа R, и радиальную Z, направленную по радиусу кривошипа. Сила Т, приложенная на радиусе R, образует крутящий момент двигателя:

Суммарное действие сил, приложенных к оси кривошипа, нагружает коренные подшипники.