При изменении угла а от 0 до 90° шатун одновременно с перемещением к коленчатому валу отклоняется от оси цилиндра, причем перемещения шатуна соответствуют движению поршня в одном направлении, в то время как при изменении угла а от 90 до 180° наблюдается обратная картина — второе перемещение шатуна соответствует движению поршня в обратном направлении.

Скорость поршня. Этот параметр определяется дифференцированием уравнения . Взяв первую производную от правой части этого уравнения по времени.

Аналогично перемещению поршня скорость поршня может быть представлена суммой гармонических составляющих первого порядка а и гармонических составляющих второго порядка.

Первая гармоника скорости представляет собой скорость поршня при бесконечно длинном шатуне. Гармоника второго порядка является поправкой к скорости поршня на конечную длину шатуна.

Графическое изображение скорости поршня получают суммированием двух гармонических составляющих первого и второго порядков. Из графика следует, что при движении поршня от ВМТ к НМТ максимальное значение скорости поршня достигается при угле а поворота кривошипа менее 90°, а при движении в обратном направлении — при угле более 270°. Значение углов зависит от Я и может быть определено исходя из равенства нулю первой производной от скорости по углу поворота.

В высокооборотных двигателях отношение S/D целесообразно уменьшать до определенного предела для получения умеренной скорости поршня, увеличения механического КПД, снижения размеров в направлении оси цилиндра и повышения жесткости коленчатого вала. С уменьшением радиуса кривошипа снижается износ поршневых колец. При отношении S/D улучшается компоновка детали механизма газораспределения в головке цилиндров. С уменьшением отношения S/D увеличивается длина двигателя, а в некоторых случаях и его масса. При этом износ гильз почти не уменьшается, так как износ пропорционален частоте вращения вала и практически не зависит от хода поршня.

У ?образных двигателей при отношении S/D > 1 межцилиндровые расстояния возрастают, что обусловливает увеличение длины двигателя, а при отношении S/D < 1 минимальная длина двигателя определяется длиной коленчатого вала, получаемой из расчета износостойкости шеек и прочности щек. Поэтому снижение S/D особенно целесообразно в образных и многорядных двигателях. Применение конструкций с малыми S/D приводит также к уменьшению высоты и ширины ?образного двигателя, особенно при большом угле развала цилиндров. По той же причине двигатели с противолежащими горизонтальными цилиндрами целесообразно выполнять короткоходными.

При выборе оптимального отношения S/D следует учитывать, что силы, действующие на узлы, в большей степени зависят от диаметра цилиндра и в меньшей — от хода поршня.