本文以大型汽轮发电机组为对象，采用预应力法计算了转子的临界转速，分析了转子系统的不平衡响应，并结合工程实际分析了磁拉力及温度应力对发电机转子振动的影响，最后本文重点研究了大型汽轮发电机组转子—支承系统的优化设计。 在转子动力学研究中，临界转速的计算方法占有很重要的地位。无论是讨论转子的动态特性，还是进行转子系统的设计，都离不开计算分析工作。本文根据转子转动的惯性特性，将惯性载荷加到转子上，形成了转子动力学问题的预应力解法。转子动力学问题的预应力解法，所建模型更接近于原形，计算过程简捷，提高了求解的准确性。本文运用预应力法在 Ansys5.4 软件平台上进行了转子动力学问题的计算，获得了成功。计算过程表明，其它大型软件也可运用预应力法进行相应的计算。 大型汽轮发电机组在运行时的电磁力及其温度应力对转子横向振动的影响正越来越受到重视，它涉及到发电机组长期运行中的可靠性。根据大型汽轮发电机组转子系统电磁力及温度应力的力学特性，本文在计算中导出了相应的负刚度矩阵并置入总刚度矩阵，分别求出了转子电磁力，温度应力对其横振临界转速的影响，添补了这方面计算的空白，具有一定的工程应用价值。 在预应力法求解转子横振临界转速的基础上，运用谐响应技术研究了大型汽轮发电机组转子系统的不平衡响应，导出了转子系统位移对频率的响应曲线及在某一个频率点转子系统的应力应变状况。基于预应力法的转子系统谐响应分析拓宽了通常转子系统不平衡响应的计算分析模式，特别是分析系统激励力的频率不等于转子转动的频率时，较为简捷、准确，为转子系统不平衡响应的分析开辟了新的渠道。 利用以上分析的结果，对大型汽轮发电机组转子系统进行了动态优化设计。其中包括多目标、多约束转子系统固有频率的设计；多目标、多约束转子系统位移响应设计。研究了预应力转子的优化设计方法，并采用信赖域方法自编有——限元程序对转子系统进行了优化设计。在对转子系统作灵敏度分析的基础上，进行了大型汽轮发电机组转子一支承系统对基座刚度、转轴直径、圆盘直径、跨度等设计变量的优化设计。研究了多跨转子与其各单跨转子临界转速之间的联系。最后，本文研究了转子系统的模态综合法，并进行了优化分析。