建立了转子跌落在保护轴承上全过程的动力学方程，得到了转子在不同初始条件(θ,θ)下跌落后的运动相图，讨论了不同滑动摩擦系数和保护间隙对转子跌落后运动轨迹的影响。基于Hertz接触理论，建立了转子跌落在保护轴承上的非线性碰撞力模型，使碰撞力模型更加接近真实情况下的碰撞力。提出了转子跌落在保护轴承上的碰撞力测量方案，并设计了碰撞力测量装置，将整个测量过程分为标定和测量两个步骤，考虑到碰撞力测量装置的非线性影响，运用冲击力锤分别在不同大小的冲击力下对碰撞力测量装置进行了标定，然后由转子跌落后支撑环的振动加速度信号反推碰撞力。对不同初始转速下转子跌落在保护轴承上的碰撞力进行了试验研究，得到了转子跌落后支撑环的振动加速度信号、转子轴心轨迹和跌落持续时间。试验结果表明：初始转速越高，转子跌落后保护轴承受到的振动冲击越大，跌落持续时间越长，越容易出现涡动现象。转子跌落后0.1s范围内，保护轴承受到的振动和冲击达到最大值，但并非出现在初次碰撞时。以转子初始转速为4500r/min的跌落试验为例，给出了转子跌落在保护轴承上的碰撞力试验测量和结果处理的详细分析过程，并得到了该初始转速下转子跌落在保护轴承上的初次碰撞力和最大恢复力。根据初次碰撞力的试验结果对碰撞力模型进行了评估，准确识别出了所建立的非线性碰撞力模型中的等效质量me和等效刚度系数ke。最后通过对国内外的研究成果以及本文得出的相关结论归纳总结出了保护轴承的相关设计准则。