轧钢技术的发展为人民高质量的生活提供了一定的保障,与此同时对轧制工艺和轧机生产也带来了空前的挑战。轧机振动普遍存在于各大轧钢厂的日常生产中,不仅降低了生产效率和轧件精度,而且减少了轧机系统零件的使用寿命,增加了生产成本,严重损害了国家和企业的利益。本文以热连轧机为研究对象,考虑轧机在轧制过程中轧辊弹性变形对轧辊水平接触弧长度的影响、垂直振动位移、水平振动位移、主传动方向扭转振动角以及其他工艺参数对轧制力的影响,提出了一种动态轧制力模型,在该模型的基础上考虑扭转系数和摩擦系数分别建立了动态扭矩和动态摩擦力。在上述建立的模型基础上,分别建立了四辊轧机垂直-扭转、垂直-水平二自由度以及垂直-扭转-水平三自由度耦合非线性振动模型;运用多尺度法对二自由度系统进行主共振分析,分别推导得出其主共振幅频方程,研究外扰力和非线性参数等参数变化下轧机系统在垂直和扭转方向的幅频特性及其规律。最后以某厂实际工艺参数,分别对二自由度系统和三自由度系统进行数值仿真,研究发现在外扰力变化下四辊轧机系统在垂直、扭转和水平方向均同步呈现周期运动、多倍周期运动以及混沌运动等非线性经典运动形式,为进一步抑制轧机耦合振动提供一定的理论指导。