在繞定軸轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)子上，各質(zhì)點的離心慣性力組成一個空間力系，根據(jù)力學(xué)原理將它們向任何一點簡化，均可得到一個離心慣性力F 和一個慣性力偶。這個離心慣性力和慣性力偶將引起轉(zhuǎn)子的振動，這種轉(zhuǎn)子稱為不平衡轉(zhuǎn)子。不平衡轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)動時，可能會發(fā)生轉(zhuǎn)子斷裂的重大事故。為了使轉(zhuǎn)子得到平衡，必須滿足力和力矩都等于零的條件，這就是全自動平衡機(jī)的力學(xué)原理。

　　設(shè)計轉(zhuǎn)子時，可以通過合理分配質(zhì)量，使轉(zhuǎn)子在理論上達(dá)到平衡。但是，由於轉(zhuǎn)子材料的缺陷和制造的誤差等因素，轉(zhuǎn)子仍會產(chǎn)生不平衡，而這種不平衡又有很大的隨機(jī)性。因此，轉(zhuǎn)子在裝配前必須進(jìn)行平衡試驗，再調(diào)整轉(zhuǎn)子質(zhì)量的分布以達(dá)到所需的平衡精度，從而保證轉(zhuǎn)子的正常運行。此外，連桿機(jī)構(gòu)也有平衡的問題。

　　轉(zhuǎn)子的平衡分為剛性轉(zhuǎn)子的平衡和撓性轉(zhuǎn)子的平衡。工作轉(zhuǎn)速小于0.75倍第一階臨界轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)子稱為剛性轉(zhuǎn)子;工作轉(zhuǎn)速大于 1.4倍第一階臨界轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)子稱為撓性轉(zhuǎn)子。剛性轉(zhuǎn)子的平衡﹕分為靜平衡和動平衡。一般在轉(zhuǎn)子的長度L 與轉(zhuǎn)子外徑D 之比L /D ≦1/5時，可進(jìn)行靜平衡;當(dāng)L /D ≧1時則必須進(jìn)行動平衡。對於皮帶輪﹑齒輪﹑飛輪和鐘表擺輪等軸向尺寸小﹑徑向尺寸大的轉(zhuǎn)動件，由慣性力偶引起的支承動反力較小，可忽略不計。這類轉(zhuǎn)子可看成為同一平面內(nèi)的回轉(zhuǎn)質(zhì)量，它們的平衡條件是慣性力F =0。只要設(shè)法將其質(zhì)心移至軸線上，則轉(zhuǎn)子就處於平衡狀態(tài)。這種移動質(zhì)心至軸線上的平衡方法稱為轉(zhuǎn)子靜平衡，可在專門的靜平衡架上進(jìn)行。軸向長度較大的轉(zhuǎn)子，如多級汽輪機(jī)﹑發(fā)電機(jī)和電動機(jī)的轉(zhuǎn)子等，都應(yīng)看作是不在同一平面的回轉(zhuǎn)質(zhì)量。它們的平衡條件應(yīng)該同時滿足不平衡慣性力F =0和不平衡慣性力偶=0的條件。這一類的平衡問題稱為轉(zhuǎn)子動平衡。進(jìn)行轉(zhuǎn)子動平衡計算時，可根據(jù)靜力學(xué)定律將所有不平衡質(zhì)量產(chǎn)生的離心慣性力，分配到兩個任意選擇的校正面Ⅰ和Ⅱ上，并簡化為兩個等效不平衡慣性力和。這樣便可以在校正面Ⅰ﹑Ⅱ上分別加上兩個校正質(zhì)量，使其產(chǎn)生的離心慣性力分別與等效不平衡慣性力和大小相等，方向相反，轉(zhuǎn)子即可得到平衡。但是，轉(zhuǎn)子由於材料不均勻和制造誤差等原因造成的質(zhì)量不平衡具有很大的隨機(jī)性，事先無法用計算確定，所以這類轉(zhuǎn)子在制造出來以后一般都需要在動平衡試驗機(jī)上測定其在兩個預(yù)定的校正面上應(yīng)加的校正質(zhì)量，以便校正。

　　全自動平衡機(jī)撓性轉(zhuǎn)子的平衡必須進(jìn)行動平衡，其方法是：先將轉(zhuǎn)子在剛性范圍內(nèi)，即工作轉(zhuǎn)速小于0.75倍第一階臨界轉(zhuǎn)速時進(jìn)行動平衡，再在撓性范圍內(nèi)，即工作轉(zhuǎn)速大于 1.4倍第一階臨界轉(zhuǎn)速時測出其彎曲變形，作為新的不平衡，然后用兩個大小相同而方向相反的校正力矩來防止彎曲變形。這種平衡的關(guān)鍵是：合理選擇校正面，正確分布平衡質(zhì)量，使轉(zhuǎn)子內(nèi)的彎矩盡可能小。多年來人們一直在研究撓性轉(zhuǎn)子的平衡試驗。由於各種轉(zhuǎn)子的特性和采用的平衡設(shè)備不同，平衡方法也不同。利用電子計算機(jī)收集和處理數(shù)據(jù)，可大大提高平衡效率。