随着电子工业、化学工业、半导体工业的飞速发展,许多工艺都要求在清洁无尘的真空环境下进行,所以当代工业对真空泵性能的要求也逐渐升高。由于罗茨真空泵的结构能够实现工作期间无需油润滑,抽出的真空更加干净,并且运动件之间无相对摩擦能够达到高转速,所以被广泛用于化工、半导体等多种领域。但是以上工作环境经常十分恶劣,容易发生粉尘累积并且腔体内表面容易发生化学反应,致使转子系统容易发生振动问题,进而影响其性能指标和使用寿命,也会降低工作效率。(1)本文建立了转子-轴承-齿轮-腔体系统的数学模型,将转轴视为弹性体欧拉梁,根据梁的振动理论,截取梁的前几阶模态来近似表达梁的振动,列出梁的运动微分方程;充分考虑了齿轮的啮合刚度随时间周期性变化的问题,运用石川公式求出了齿轮时变啮合刚度,绘制刚度随时间变化的曲线图;运用集中质量法列出齿轮的运动微分方程,考虑齿轮的平移以及扭转自由度,忽略齿面摩擦力;建立了滚子轴承模型,运用赫兹接触理论计算出轴承力;将以上提到的模型通过相互间力的作用整合在一起,建立了罗茨泵整机动力学模型。采用ode45方法(Runge-Kutta方法)对振动微分方程组进行求解。分别运用杰夫考特转子模型,采用忽略转轴质量的方法以及本文中提到的方法对罗茨泵模型进行计算,对比两种计算结果验证了新模型的正确性。(2)考虑到对弹性体欧拉梁模态截取阶数的不同会影响计算结果的精度,分别计算了不同截断阶数时的振动响应,选取了既能保证计算精度又不会占用过多计算资源的阶段阶数;利用时域响应图、频谱图、三维频谱图等研究了轴承间隙对转子响应的影响以及支撑刚度对转子响应的影响。建立齿式联轴器不对中的受力模型,得出存在不对中故障时受力的表达式,将联轴器不对中的力加入罗茨泵模型中,得出不对中故障的频谱特征。为不对中故障诊断提供理论依据;分析了转子与定子间的碰磨故障机理。建立了存在碰磨故障的罗茨泵模型,并对模型进行仿真计算。分析存在碰磨故障时罗茨泵转子的频谱特征。(3)对存在不对中故障以及转子与腔体间碰磨故障的罗茨泵进行振动测试,进行FFT分析,得出存在故障时的频谱特征,为故障诊断提供依据。并且验证之前建立的模型的合理性。