探究异步冷轧在垂直和水平方向上非线性因素影响下振动的发生机理和失稳机制,是提高轧件成型精度和轧制效率的关键。针对异步冷轧振动问题,本文对上、下工作辊辊径相等而转速不等的异步轧制工况进行分析,通过理论分析和数值仿真探究非线性因素影响下的异步冷轧垂直和水平振动机理,研究结果可为异步冷轧减振抑振和提高轧件成型精度提供理论参考。首先,通过建立考虑阻尼、间隙、转速和异速比等因素影响下的异步冷轧垂直颤振和强迫振动模型,利用数值仿真得到单参量分岔特性和双参量域上的运动特性,明确垂直颤振对转速的灵敏程度大于垂直强迫振动,垂直强迫振动做周期运动的参量域比垂直颤振的范围大,在振动不可避免的工况下,实际系统形成垂直强迫振动比垂直颤振更易施控。其次,对异步冷轧机上部辊系高副低代,建立垂振诱发下的水平非线性振动模型。通过对系统1/2次亚谐共振特性的探究,明确系统参数变化会导致幅频共振区域带宽增加、共振幅值增大、多值性及共振区移动的规律,增大一次方阻尼和三次方刚度能够使共振幅值减小,增大垂振位移激励参数将导致共振区域带宽增加和共振幅值增大。依据Melnikov理论进行混沌运动分析得到系统发生混沌运动的必要条件,为实际轧制失稳预测提供理论参考。再次,分别探究有、无弹性变形时异步冷轧垂振诱发下的水平非线性振动单参量分岔特性和双参量域运动特性,研究结果表明:随着位移激励参数和压扁变形参数等变化,系统出现倍周期分岔、周期运动和混沌运动等动力学行为,并且得到周期和混沌运动的参数匹配取值区域。探究有、无弹性变形时系统吸引子和吸引域转变过程,发现无弹性变形时系统周期吸引子和混沌吸引子有共存现象,有弹性变形时系统周期吸引子和混沌吸引子存在中心对称分布现象,揭示了垂振诱发下的水平非线性振动演化机制。最后,对异步冷轧垂直方向平衡状态下的运动特性进行探究,讨论了垂直方向运动部件在平衡位置之间自由、接触和碰撞等运动,并借助数值仿真明确碰撞运动时分岔、周期和混沌等动力学行为转变机制以及相应参数域。