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平衡機是測量旋轉物體(轉子)不平衡量和位置的機器。
當任何轉子繞其軸線旋轉時，由於相對於軸線的質量分布不均勻而產生離心力。這種不平衡的離心力會造成振動、噪音和軸承磨損加速，嚴重影響產品的性能和壽命。電機轉子、機床主軸、內燃機曲軸、汽輪機轉子、陀螺轉子、鐘表擺輪等旋轉部件在制造過程中都需要平衡，才能平穩正常運轉。
根據平衡機測得的數據修正轉子的不平衡量，可以改善轉子相對於軸線的質量分布，將轉子轉動時產生的振動或作用在軸承上的振動力減小到允許的範圍內。因此，平衡機是減少振動、改善性能、提高質量的必備設備。
通常，轉子的平衡包括兩個步驟:不平衡量的測量和校正。平衡機主要用於不平衡量的測量，而不平衡量的校正往往由鉆床、銑床、點焊機等其他輔助設備來完成，或者采用人工的方法。壹些平衡機將校準裝置作為平衡機的壹部分。
重力平衡機和離心平衡機是平衡機的兩種典型類型。重力平衡機壹般稱為靜態平衡機。它依靠轉子本身的重力來測量靜態不平衡。
如右圖所示，如果放置在兩個水平導軌上的轉子有不平衡，其對軸的重力矩使轉子在導軌上滾動，直到不平衡處於最低位置。
平衡後的轉子放在由靜壓軸承支撐的基座上，基座下嵌有反射鏡。當轉子沒有不平衡時，光源發出的光束被這個反射鏡反射，投射到不平衡指示器的極坐標原點上。如果轉子存在不平衡，在不平衡的重力矩作用下，轉子支架會發生傾斜，支架下的反射鏡也會使反射的光束發生傾斜和偏轉，使光束在極坐標指示器上投射的光斑離開原點。根據這個光斑偏轉的坐標位置，可以得到不平衡量的大小和位置。
重力平衡機只適用於壹些平衡要求不高的圓盤類零件。對於平衡要求高的轉子，壹般采用離心式單面或雙面平衡機。
離心平衡機是根據轉子不平衡引起的軸承振動或轉子旋轉時作用在軸承上的振動力來測量不平衡量的。根據標定平面數量的不同，可分為單面平衡機和雙面平衡機。單面平衡機只能測量壹個平面上的不平衡(靜不平衡)。雖然是轉子旋轉時測量，但還是屬於靜平衡機器。雙面平衡機可以分別測量動不平衡、靜不平衡甚至不平衡，壹般稱為動平衡機。
離心平衡機根據支撐特性不同，可分為軟支撐平衡機和硬支撐平衡機。平衡速度高於轉子-支承系統的固有頻率，稱為軟支承平衡機。這種平衡機的支撐剛度小，傳感器檢測到的信號與支撐的振動位移成正比。平衡速度低於轉子-支撐系統的固有頻率，稱為硬支撐平衡機。這種平衡機的支撐剛度大，傳感器檢測到的信號與支撐的振動力成正比。
平衡機的主要性能用兩個綜合指標來表示:最小可達剩余不平衡量和不平衡量減少率。前者是平衡機能使轉子達到的剩余不平衡量的最小值，是衡量平衡機最高平衡能力的壹個指標；後者是校正後減少的不平衡量與初始不平衡量的比值，是衡量平衡效率的指標，壹般用百分比表示。
在現代機械中，由於柔性轉子的廣泛應用，人們開發了柔性轉子平衡機。這種平衡機必須在轉子的工作轉速範圍內進行無級調速；除了測量支承的振動或振動力外，還可以測量轉子的撓度。柔性轉子平衡機有時安裝在真空保護室內，適用於平衡汽輪機等轉子。配備了真空泵系統、潤滑系統、潤滑油脫氣系統、數據處理計算機系統等龐大的輔助設備。
根據大批量生產的需要，近代以來汽車制造、電機制造等工業部門都配備了自動平衡機和自動平衡線，可以自動完成對特定轉子的平衡測量和平衡校正。