本实用新型涉及柴油机技术领域，提供了一种单缸柴油机的双轴平衡机构，包括曲轴、第一、二平衡轴、惰齿轮轴、凸轮轴以及主动起动轴，还包括：设置在所述曲轴上的曲轴正时齿轮和平衡传动齿轮，所述曲轴正时齿轮与所述凸轮轴上的凸轮轴齿轮啮合，所述平衡传动齿轮与所述惰齿轮轴上的惰齿轮啮合；设置在所述第一、二平衡轴上相互啮合的第一、二平衡齿轮，所述第二平衡齿轮与所述惰齿轮啮合；设置在所述第一平衡轴上的起动从动齿轮，所述起动从动齿轮与所述主动起动轴上的起动齿轮啮合。藉由前述构造，可以有效平衡一阶往复惯性力，从而减小发动机的震动、噪声，另外，有效减少了轮系中的齿轮数目，结构简单紧凑，容易装配维修，体积小巧。