本文以某型号四辊冷连轧机的垂直振动为研究对象,对非线性约束下轧机垂直振动产生原因、特性以及重要的影响因数进行了仿真和分析。首先从不同的角度建立了四辊轧机垂振系统的动力学模型,并进行了响应求解;其次建立了相应的有限元模型,且对轧机辊系和机架进行了动力学模态分析;最后对影响轧机垂振的轧制参数进行了相应的仿真模拟分析。本论文主要的研究内容有以下几点:(1)考虑轧制力和轧件位移的滞后现象建立了轧机辊系对称滞后非线性动力学模型;其次考虑到轧机垂振系统中的非线性阻尼和刚度,建立了轧机辊系非线性刚度与阻尼动力学模型;最后基于垂直振动研究的精确度考虑,将轧机辊系进行分段研究,建立了轧机辊系多分段非线性模型。并对这三种模型采用多尺度法、增量谐波平衡法等非线性求解方法进行了求解,分析研究了工艺参数对轧机垂直振动特性的影响。(2)本文采用三维绘图软件SolidWorks建立了轧机辊系和机架的三维实体模型,并导入有限元分析软件ANSYS中建立了有限元模型,对四辊冷轧机的工作辊、支承辊以及机架进行了动力学模态分析。研究了轧机工作辊、支承辊、机架自身固有振型以及不同振动频率对其在垂直方向上的形变的影响。(3)为了研究各项参数对轧机垂直振动的影响,应用机械系统动力学软件ADAMS对导入的轧机刚性三维模型进行柔性分析,利用ADAMS中的柔性分析模块,将刚性模型中的工作辊柔性化,在ADAMS中对各参数进行定义,研究了轧制力、不同张力、不同阻尼和不同带宽对轧机轧制时垂直振动的影响,也对工作辊刚性和工作辊柔性下得到的垂直振动曲线进行对比分析。(4)本文通过对四辊冷轧机的工程测试,测试中对轧机轧制时辊系、机架的垂直振动特性和影响轧机的轧制参数进行分析,得出了相应的辊系和机架的频谱图和各因素作用下的轧机工作辊相应垂振频谱图。其与仿真结果进行对比分析,验证了仿真结果的准确性。