摩擦诱导振动（FIV）广泛地存在于机械系统的摩擦接触副中,如汽车制动系统、齿轮传动系统和轮轨系统。根据振动特性,FIV可以分为多种类型,其中粘滑运动（stickslip）是一种典型的摩擦自激振动,通常发生在低速、重载的情况下,其运动特征表现为两个紧密接触的物体在相对滑动和相对静止状态之间反复切换。在自然界小到小提琴奏出的美妙旋律,大到引起地震的板块运动,都是摩擦引起的粘滑振动的结果。特别在工业应用领域,粘滑振动会导致机械设备的摩擦磨损、定位和加工精度误差变大,以及制动过程中的颤振和刹车噪音。因此,必须深入了解粘滑运动的产生机理和演变规律,才能有效地对其预测和评估,从而找到解决这一问题的有效途径。目前为止,针对粘滑振动已经开展大量理论和试验研究。为了简化分析,在研究过程中通常将法向接触力视为一个常数,但在实际摩擦系统中,接触力实际上是随时间变化的。为了更符合实际情况,本文考虑将正弦时变的法向力加载到单自由度理论模型,用以研究粘滑运动的演变过程。考虑到简化的单自由度数值模型只能捕捉到粘滑振动的一些基本特征,因此,还开展了试验研究,以便观察在法向交变载荷作用下系统的粘滑失稳特征。此外,摩擦引起的粘滑振动是一种典型的非光滑现象,具有很强的非线性。因此,本文采用相空间重构等非线性分析方法识别和表征不同的振动模式,将一维非线性时间序列进行三维映射,相空间轨迹和递归图能更好地分析和研究摩擦引起的粘滑振动的非线性特性。本文的创新点及主要研究内容:1.采用单自由度数学模型进行数值分析,研究中选取两组动、静摩擦系数。结果表明:（a）施加恒定法向力,摩擦系统的振动幅值随法向力的增大而增大,而系统能量最高的振动主频逐渐减小。当动、静摩擦系数差值较小时,系统出现稳定的极限环;动摩擦系数减小使静、动摩擦系数差值增大,导致摩擦系统的极限环发生变形。（b）施加时变的法向力,摩擦系统展示了丰富的动力学行为。法向力的激振频率和激振幅值是影响系统振动的关键因素,可能导致系统出现单周期、多周期、拟周期或混沌的状态。当减小动摩擦系数导致动、静摩擦系数差值增大时,系统更容易处于混沌振动。2.利用摩擦磨损试验机,开展恒定法向力和变激振频率的交变法向力的stick-slip振动试验。试验结果表明:（a）在恒定法向力作用下,粘滑振动相对稳定。增大法向力导致系统粘滑振动幅值增强,但对振动响应主频没有影响。（b）在低频交变法向力作用下,系统的振动幅值较低,系统没有明显振动主频。系统在法向力增加阶段处于完全stick状态;而在法向力减小阶段,系统出现stick-slip振动。在高频交变法向力作用下,系统振动响应从能量较弱的低频带主频向高能量的相对高频带频率范围转移,其频率带接近摩擦系统的某一固有频率。在法向力增大阶段,系统开始出现相对高频的振动,在法向力减小阶段,系统处于相对高频的滑动和低频的粘滑振动并存的状态。3.利用摩擦磨损试验机,开展变激振幅值的交变法向力的stick-slip振动试验。试验结果还表明,在交变法向力的作用下,系统的振动响应周期和法向力变化周期保持一致。随着激振幅值增加,单个周期内粘滑振动次数增加;极限环形态变得更为复杂。同时,摩擦块的在更短的时间内,移动更长的距离,导致摩擦块和摩擦盘之间出现幅度较小,频率较高的滑动。