上悬式离心机主轴系统在运转时因受到机电耦合和流固耦合作甩将产生激烈的非线性振动,随着主轴系统转速的不断提高,这种振动现象就越发严重,进而影响上悬式离心机的安全运行,因而,为了设计动态性能优良的上悬式离心机,有必要对上悬式离心机主轴系统的非线性动态特性及耦合动力学等深层次问题展开深入研究。本文的主要研究内容包括：从机电耦合和流固耦合的角度出发,应用有限单元法建立上悬式离心机主轴系统的数学模型,得出考虑机电液全局耦合的系统非线性动态特性方程。首先,在考虑电动机转子振动偏心引起的机电耦合作用的前提条件下,建立电动机单元的动力学模型；其次,将离心机主轴视为梁单元,运动有限单元法建立其动力学模型；再次,根据转毂的联接形式及其结构特点将其视为曲边厚板单元,建立起相应的动力学模型；最后,采用板壳大变形理论及转鼓的结构特点将其视为薄壳,并用三角形板单元对其进行网格划分,在充分考虑糖膏流体与转鼓之间的流固耦合作用下,建立起转鼓单元的动力学模型。在此基础上,利用局部单元与整体系统之间的坐标转换矩阵和坐标协调矩阵,建立起上悬式离心机主轴系统的动力学模型。利用多尺度法求得上悬式离心机主轴系统的频率因子,通过分析各类频率因子的特点,研究系统在电磁激励作用下的参激振动,以及系统在电磁激励和惯性激励联合作用下的参激振动和强迫振动相耦合的机理。以上悬式离心机主轴系统在内共振和主共振联合作用下的主共振为例,利用多尺度法对系统的非线性动力学方程进行求解,并对此时系统非线性振动的稳定性进行分析。在建立的上悬式离心机主轴系统非线性动态方程的基础上,以该主轴系统输出端振幅最小为目标函数,主轴系统的结构参数为设计变量,运用遗传算法建立上悬式离心机主轴系统的优化设计数学模型,确定离心机主轴系统的优化设计方法。通过实例对上悬式离心机主轴系统进行非线性振动特性仿真分析及结构优化仿真分析,进而验证本文理论研究的正确性及可行性。