轴承装配工艺和参数是航空发动机结构动力学设计难点。本文针对航空发动机热端轴承,通过理论分析、数值计算和实验,分别研究轴承外环间隙装配和内环间隙装配条件下,航空发动机转子支承系统的动力学特性。建立一维间隙-碰撞-摩擦物理模型、轴承外环间隙装配条件下水平和竖直偏置盘转子物理模型、轴承内环间隙装配条件下水平安装偏置盘转子和竖直安装对称盘转子物理模型。以上五个物理模型采用常微分方程(组)描述转子支承系统在间隙、碰撞和摩擦等非线性因素作用下的运动规律。采用数值方法求解以上物理模型对应的动力学方程。通过改变物理模型的相关参数,如间隙大小、最大静摩擦力大小、支承刚度、不平衡量等或者改变滑动摩擦模型,研究以上因素对转子支承系统动力学特性的影响。数值仿真发现一系列非线性振动现象。一维间隙-碰撞-摩擦转子支承系统在超临界转速下出现非线性共振;竖直安装偏置盘转子轴承外环间隙装配时,若轴承外环端面未受到轴承外环锁紧螺母施加的滑动摩擦力,转子支承系统在超临界转速下表现出组合共振和非线性共振;轴承外环间隙装配水平安装偏置盘转子出现次谐波、高倍频、“通频”振动和局部共振等非线性振动特征,轴承内环间隙装配水平安装偏置盘转子也出现类似非线性振动特征;采用Coloumb摩擦模型不出现“通频”振动现象,而采用Stick-Slip摩擦模型将出现“通频”振动现象。增大轴承外(内)环配合紧度和增大轴承外(内)环锁紧螺母拧紧力矩均可明显抑制非线性振动。轴承内环间隙竖直对称盘转子可能出现内摩擦失稳。引用Muszynsk等学者的实验数据验证一维间隙-碰撞-摩擦模型,引用Ishida等学者的实验数据验证轴承外环间隙装配竖直安装偏置盘转子模型。实验数据和数值仿真非常吻合。一维间隙-碰撞-摩擦转子在超临界转速下出现非线性共振,竖直安装偏置盘转子轴承外环间隙装配时,若轴承外环端面未受到轴承外环锁紧螺母施加的滑动摩擦力,转子支承系统在超临界转速下表现出组合共振和非线性共振。建立水平安装偏置盘转子实验装置,研究轴承外环和外环衬套的配合公差,外环锁紧螺母拧紧力矩两个因素,对转子支承系统振动特性的影响。实验数据表明,轴承外环间隙配合条件下,水平偏置盘转子出现次谐波、高倍频、“通频”振动以及局部共振等非线性振动特征。减小轴承外环间隙,转子支承系统非线性振动特征逐步消失;增大轴承外环锁紧螺母拧紧力矩,转子支承系统非线性振动特征变化不明显。轴承内环间隙配合条件下出现类似的非线性振动特征。综上所述,间隙、碰撞和摩擦等因素导致转子支承系统出现非线性共振、组合共振、高倍频、次谐波、“通频”振动和局部共振等现象,使系统共振转速增多,转子出现低周和高周疲劳,部件振动加剧。在以上工作的基础上,建立了航空发动机轴承组件装配工艺准则,即应当保证航空发动机转子轴承外环和轴承座以及轴承内环和转轴在冷态和热态热态下均无间隙。