转子系统作为旋转机械的核心部件,经常发生不平衡、不对中、碰摩、油膜振荡、转轴裂纹、基座松动等故障,这些故障会导致严重的异常振动,引起灾难性的后果。其中,转子系统不对中故障发生的概率仅次于不平衡,是最常发生的第二大类故障。不对中转子系统会引起旋转机械振动过大,引发轴承负荷不均衡、轴承过度磨损、联轴器过早失效以及轴挠曲变形加剧等一系列问题。不对中转子系统的动力学机理问题目前还没得到有效解决,特别是涉及到滚动轴承不对中、套齿联轴器不对中的转子系统动力学机理问题。同时,转子系统的固有特性和振动响应会受到不对中因素的显著影响,需要开展深入的理论和试验研究。因此,不对中转子系统的动力学机理问题及其振动特性研究是目前理论和工程技术领域的重要课题之一。本文针对带有滚动轴承不对中的二支点转子系统、带有套齿联轴器不对中的三支点转子系统,开展不对中环节的动力学建模、转子系统的动力学建模、基于有限元的数值仿真计算、基于模型试验台的转子系统振动测试试验等基础理论研究工作,本文所完成的主要内容如下：(1)针对带有角接触球轴承支承的转子系统,考虑结构安装存在的轴承偏置因素,基于Hertz接触理论,引入了对中表征参量平移量和角度偏转量,分别建立了在正常状态下和不对中状态下的滚动轴承5自由度刚度解析模型,分析了不对中表征参量对滚动轴承刚度特性的影响规律。通过滚动轴承有限元计算和静止态滚动轴承刚度测试进行了对比验证。(2)提出了基于Lagrange能量法的带有滚动轴承不对中的两支点转子系统的动力学建模方法,模型中引入了考虑不对中因素的5自由度滚动轴承刚度模型。基于该解析模型分析了滚动轴承不对中的激振机理,获得了两支点转子系统滚动轴承不对中引起的附加激励力。进行该系统振动响应的仿真分析,获得了轴承不对中转子系统的固有频率和振动响应的变化规律。(3)提出了带有滚动轴承不对中的二支点不对中转子系统的有限元建模方法,进行转子系统振动响应仿真分析,获得了滚动轴承不对中对转子系统振动的时频响应和轴心轨迹,并通过试验进行了对比分析,角度不对中转子系统都表现出明显的轴向振动特征。(4)根据套齿联轴器的套齿啮合和轴向接触等典型结构特征,建立了考虑横向刚度、弯曲刚度和轴向刚度的套齿联轴器5自由度刚度模型。基于Lagrange能量法推导了带有套齿联轴器不对中的三支点转子系统的解析模型。基于该解析模型,分析了套齿联轴器不对中对转子系统的激振原理。进行该转子系统振动响应的仿真分析,两个转子的振动呈现不同的规律,不对中长轴表现出显著的二倍频成分和复杂的振动行为,特别是套齿联轴器不对中造成了转子系统强烈的轴向振动。(5)提出了带有套齿联轴器不对中的三支点转子系统的有限元建模方法。进行转子系统振动响应的数值仿真分析,结果表明,不对中长轴受不对中的影响更显著。所得结果与模型实验台测试结果进行了对比分析,具有相似的二倍频振动特征和轴向振动特征。本文针对转子系统的不对中问题,从解析分析、有限元仿真分析和试验验证三个层面,开展了滚动轴承不对中和联轴器不对中的动力学机理与振动特性的研究工作,获得了不对中转子系统的横向振动和轴向振动特征,所得结果对进行转子系统不对中的振动预估、评价和控制具有重要价值。