双转子结构是现代航空发动机和燃气轮机转子系统经常采用的结构形式,双转子结构的发动机比单转子的发动机具有更优的性能,双转子的支承通常为滚动轴承支承。双转子-滚动轴承系统的动力学特性研究可以为燃气轮机和航空发动机双转子系统的动力学设计提供参考,以及对基于振动信号的状态监测和故障诊断提供依据,进行双转子-滚动轴承系统动力学特性的研究具有很大的工程应用价值。本文针对双转子-滚动轴承系统,进行了如下四方面工作。首先,建立了双转子实验台的动力学模型。采用有限单元法得到了双转子实验台的动力学模型,模型中将滚动轴承简化为线性弹簧和阻尼器的并联,轴段采用Rayleigh梁进行建模,圆盘视为刚体,模型中考虑了轴段和圆盘的转动惯量。其次,对双转子系统的临界转速特性进行了研究。利用公式法、Campell图法求得了双转子模型的临界转速和振型,并探讨了轴承刚度、转速比、圆盘转动惯量等系统参数对双转子临界转速特性的影响。然后,对双转子的不平衡响应和定点碰摩响应进行了仿真研究,对不平衡响应进行了实验研究。对于不平衡响应,采用叠加法在理论上求得了无阻尼下的稳态解和幅频响应曲线,并采用BDF/NDF方法和Newmark方法求得了有阻尼下的数值解,探讨了阻尼对幅频响应曲线的影响,理论结果和数值结果相一致。定点碰摩的数值仿真结果表明,定点碰摩会引起时域波形削波,频谱中出现多倍频和组合频率,轴心轨迹变形。在双转子实验台进行了实验研究,实验结果显示不平衡响应的频谱由低压轴转频、高压轴转频组成,在转速比较低时可以出现拍振现象,实验结果与仿真结果一致。最后,研究了中介轴承非线性特性对双转子响应的影响。建立了中介轴承的数学模型,求解了滚动体和内外圈的接触刚度,得到了中介轴承变刚度振动的特征频率——VC频率(Variable Compliance frequency)。将非线性中介轴承模型和双转子结合,建立了双转子-滚动轴承系统的非线性动力学方程,研究了双转子系统的平衡响应、不平衡响应、碰摩响应。