随着社会的进步，工农业的不断发展，旋转机械作为工农业部门中应用最为广泛的一类机械设备，它的稳定运行影响着整个工农业的发展进程。现代旋转机械正朝着高速、重载、自动化和复杂化方向发展，而在旋转机械运行过程中，由参数慢变和突变所引发的问题也越来越多。由于运行环境比较恶劣，复杂高速的旋转机械时常由于非线性因素激发起各种慢变与突变，使系统失去稳定性甚至发生毁机事故，这些事故一般情况下所造成的经济损失、人员伤亡和社会危害是难以估量的，因此对旋转机械的参数慢变与突变的研究是十分必要的。以往对转子系统的参数变化的研究多是慢变研究，对于转子系统的参数突变研究较少。因此，对于转子系统参数非线性慢变和突变过程的动力学特性的研究有着十分重要的现实意义。　　本课题以东北大学与沈阳鼓风机（集团）有限公司联合进行的“大型压缩机转子振动实验系统”横向课题为背景，相应的研究工作得到国家自然科学基金重点项目(编号:50535010)和沈阳市机械振动与产品动态设计重点试验室的大力支持，本文对旋转机械参数慢变与突变过程动力学特性进行了进一步的理论分析及实验研究。　　转子系统的质量、阻尼、刚度或激励（干扰力）的改变相当于给系统施加一个外在冲击，众所周知非线性系统的一个显著特征就是初值敏感性，所以参数发生慢变也会导致系统的运动状态发生改变，引起参数的突变，甚至会导致一些灾难性事故。为满足工程实际对参数慢变以及突变转子系统故障诊断的需要，有必要对参数慢变与突变的旋转机械从动力学方面进行深入的研究探讨。目前国内外科技工作者对恒定参数转子系统的故障如裂纹转子、碰摩转子、支承松动等研究的比较多，但没有对参数慢变与突变的转子系统进行系统的研究。本文以现代非线性动力学和转子动力学理论为基础，以参数慢变与突变转子系统及其故障转子系统为对象，研究了转子系统的非线性动力学行为及其突变发生时的动力学特征等问题，主要工作有以下几个方面:　　建立了参数慢变与突变转子系统的动力学模型，并通过渐近法和多尺度法对相应的转子系统进行了近似解析求解，得到了质量慢变与突变、刚度慢变与突变、阻尼慢变与突变以及激励慢变与突变的转子系统在突变前后振幅和相位与慢变时间的关系。　　对质量慢变与质量突变的转子系统进行了数值仿真研究，质量慢变的转子系统的振幅会随着时间产生慢变波动，波动方式与质量慢变的速度特性密切相关;质量突变会导致转子稳态振幅产生变化，特别是柔性转子系统其相对稳态振幅随着突变质量的增加而明显增大。而质量突变所引起的轴心最大位移无论参数突增还是突减均大于（或等于）突变前的最大轴心位移，易产生碰摩故障。　　利用材料力学中的有关知识，建立了转轴开裂纹与呼吸裂纹扩展导致刚度突变的模型，以及裂纹扩展导致刚度突变对转子系统动力学响应的特点。发现阶跃式时域波形、频谱成分和同心状轴心轨迹可以作为判断转子系统刚度突变的重要依据。当工作频率小于共振频率时，刚度突变对转子的稳态振幅影响较大，转轴刚度突变所引起的轴心最大位移无论工作频率如何均位于暂态运动阶段;刚度突变引起轴心位移波动，转静件间隙较小时转子系统可能会产生碰摩故障。碰摩参数区域随着刚度突变幅度的增大而增加。　　转子系统发生碰摩故障的时候，转子系统的阻尼显著增大，本文将具有碰摩故障的阻尼慢变转子系统看作阻尼慢变与突变的转子系统，并进行了数值仿真研究，研究了阻尼突变转子系统突变前后的动力学响应，发现阻尼慢变的碰摩转子系统中，阻尼慢变与突变对系统响应的振幅和相位具有影响，如阻尼慢变幅值增大，系统响应的振幅波动程度随之增大;阻尼慢变速度增大，系统响应的相位波动程度亦随之增大;阻尼突变所引起的轴心最大位移无论阻尼突增还是突减均大于（或等于）突变前的最大轴心位移。　　对具有碰摩故障的激励频率慢变的转子系统进行了数值仿真研究，发现激励幅值和激励频率的突变会使转子系统的稳态振幅产生波动，波动幅度与激励幅值突变幅度成正比。激励幅值突变所引起的轴心最大位移无论幅值突增还是突减均大于（或等于）突变前的最大轴心位移;而在一定频率范围内工作的转子系统由于激励频率突变所引起的最大轴心位移仅与突变频率比和系统阻尼有关。　　对具有变支撑刚度的转子系统进行了数值仿真研究，在转子系统启动和制动过程中，用改变刚度的方法可以控制转子的振动。在控制过程中支承刚度是随时间慢变的。选择适当的变支承刚度系数可以有效的抑制转子的振动。刚度与阻尼突变导致转子系统的稳态振幅产生波动，刚度与阻尼突增对稳态振幅的影响大于相同幅度突减对稳态振幅的影响。刚度与阻尼突变所引起的轴心最大位移无论阻尼突增还是突减均大于（或等于）突变前的最大轴心位移。