随着轧制速度和强度的不断提高,轧制过程中轧机辊系系统时常出现垂直颤振失稳现象。垂直颤振对产品质量影响较为严重,有的颤振在几秒内就能达到最大值,从而造成厚度差,影响着产品的轧制精度,严重时会引起断带;有的颤振发生时虽然不会引起轧件明显的厚度差,但是会在轧件上产生明暗相间的条纹,影响产品质量。因此对轧机垂直振动的研究已成为提高轧制产量以及轧制质量的重要课题。本论文首先在考虑轧制界面间的非线性阻尼以及辊系间的非线性刚度的基础上,建立两自由度参激振动模型,对轧机工作辊的振动情况进行分析。采用多尺度法求解了系统在不同频率激励下的主共振、超谐波共振以及亚谐波共振的解析近似解,得到了系统的幅频特性方程。分析了该系统的稳定性,得到了阻尼与刚度对系统稳定性的影响关系。分析了非线性刚度、非线性阻尼等参数对系统振动的影响,得到非线性刚度的变化会引起激励幅值的跳跃,导致幅值的振荡。其次考虑上、下工作辊之间以及上、下支撑辊与机架之间的非线性刚度和非线性阻尼,建立了四辊轧机辊系四自由度参激垂直耦合振动模型。运用多尺度法求解了该系统在主共振和1:1内共振情形下的解析近似解,得到了幅频特性曲线方程。分析了轧机主要参数对主共振的影响,通过分析1:1内共振幅频特性曲线发现内共振和主共振一样存在幅值跳跃现象。通过数值仿真验证了模型及分析结果的有效性,并分析了参激耦合振动系统随参数变化时的局部分岔现象。再次分析轧机三倍频颤振和五倍频颤振的起因,根据理论分析分别建立轧机三倍频颤振模型和五倍频颤振模型,通过数值仿真分析三倍频颤振和五倍频颤振,并在最后验证所建模型的正确性。最后通过对某钢厂1780热连轧机的测试项目,建立轧机振动测试系统,采用YD振动传感器采集振动信号,并使用NI公司的labview对振动信息进行显示和存储。然后采用较先进的非线性信号处理方法―EMD,对振动信息进行EMD分解和Hilbert变换,得到IMF分量和Hilbert边际谱和时频谱,从而达到对振动信息的内部特征提取和处理,进而分析轧机振动形态。