涡轴发动机转速高,零部件多,内部结构复杂,运转中受流固热多场激励影响,由于形位公差产生的不平衡无法消除,对涡轴发动机的振动响应影响明显,且不平衡受多种非线性零部件影响,不平衡在不同轴向位置处的振动响应特性存在较大差异。本文以某型涡轴发动机燃气发生器转子系统为研究对象,构建燃气发生器转子系统有限元模型,通过仿真分析及实验测试,分析形位公差引起的不平衡对转子系统振动响应的影响以及不平衡在不同轴向位置处的振动响应特性,系统性全面掌握涡轴发动机燃气发生器转子的不平衡振动响应规律,本文主要研究内容如下:(1)针对涡轴发动机转子系统因存在形位公差产生无法消除的不平衡问题,构建了垂直度、同轴度、平面度和径向全跳动4种典型加工形位公差模型,采用区间分析法,推得了形位公差同不平衡量之间的关系,运用有限元法构建燃气发生器转子系统模型,分析在不同形位公差影响下的不平衡振动响应。分析发现在转子系统振动激增之前,随着不平衡量增大,振动响应曲线有平缓化趋势;转子不平衡量增大到一定时,可能会造成挤压油膜阻尼器油膜破裂,导致转子最大振动幅值陡增几十倍。此研究结论可为含挤压油膜阻尼器涡轴发动机信号分析、故障预警提供参考。(2)考虑涡轴发动机不平衡在不同轴向位置对转子系统振动响应的影响,运用有限元法构建燃气发生器转子系统模型,分析多组不平衡在不同振动响应输出点的振动响应规律,研究发现不平衡激励在离心压气机上或测点在离心压气机附近时,测点输出的不平衡振动响应曲线均只有1个明显的共振峰。(3)以某型涡轴发动机燃气发生器转子系统为例,推导出转子系统质量、刚度和固有频率之间的相似关系表达式,依照其转子结构特点,以各阶临界转速之比相等、振型相似为设计原则,构建出同原型机动力学特性相似的模拟转子有限元模型,开展涡轴发动机转子临界转速与振型分析,并基于研究结论搭建具有原型机动力学特性的转子轴承模拟实验台以进行实验验证,实验得到的临界转速同设计值的误差为4.53%,符合工程要求。