混合动力车辆机电复合传动系统结构复杂而且紧凑,即使经过动平衡后的永磁同步电机转子也会受到制造误差和装配误差的影响再次产生偏心:质量偏心、静态偏心(平行不对中)和静态角偏心(角不对中)。因此电机工作时,定、转子将产生几何偏心引起了非线性的不平衡磁拉力和附加横向电磁力矩,使转子动力学行为变得复杂。本文针对这一问题以及车用电机转速变化范围大的特点,主要研究了转子偏心引起的全频域非线性动力学特性。首先,分析了完全对中转子系统在不平衡磁拉力作用下的径向刚度特性,结果表明:定转子轴线重合时的系统刚度由负变正的过程中系统发生叉式分岔,且存在多重平衡点:一个孤立平衡点和一个平衡点连续统,后者关于前者旋转对称。利用基于特征值稳定性分析方法和中心流形定理研究了多重平衡点的稳定性,获得了系统径向稳定性的刚度条件。在自由振动中发现径向位移存在幅度调制效应,通过相位分析和平均法探明了其形成机理并计算了调制信号的周期。调幅效应是由于正、反自由涡动的模态耦合引起的。通过谐波平衡法得到了转子系统在质量偏心作用下的频率特性,采用Routh-Hurwitz判据确定了周期解的稳定性,频率特性分析表明:转子的响应幅值被限制在两类平衡点的幅值之间,而且只有无阻尼时的频率特性曲线才通过不稳定的平衡点。在平衡点连续统附近转子系统几乎不能抵抗弯曲变形,因此外部扰动容易导致转子失稳。其次,对平行不对中转子的径向刚度特性分析表明:当引入静态偏心后,转子轴回复力与不平衡磁拉力的零点不重合,破坏了系统平衡点的旋转对称性,而且平衡点连续统退化为两个不稳定的孤立平衡点。以静态偏心比为开折参数,得到了系统平衡点的通有分岔特性(有缺陷分岔),结果表明:对于平行不对中转子,系统的径向稳定性条件中除了刚度条件外,系统的静态偏心还需被限制在临界静态偏心以内(偏心条件)。利用多尺度法获得了质量偏心作用下系统主共振和超谐波共振的频率特性,分析表明转子正、反涡动两种模态相互耦合。主共振中存在跳跃现象,其中正向自由涡动的幅频特性与完全对中转子系统相似,而反向涡动很弱,但随着阻尼减小、质量偏心和静态偏心增大,反向涡动幅值也显著增大。超谐波共振中正、反涡动的幅频曲线均是单值的,但其变化规律与主共振类似。第三,基于Maxwell应力张量法推导了转子倾斜时产生的附加横向电磁力矩的解析表达式。存在角不对中(静态角偏心)的转子系统刚度特性与上述平行不对中系统相似。系统的稳定性条件包括刚度条件和偏心条件。在满足刚度条件的前提下,无静态角偏心时系统存在多重平衡点:孤立平衡点与平衡点连续统。当引入静态角偏心后平衡点的对称性被破坏,平衡点连续统退化为两个不稳定的孤立平衡点,静态角偏心使平衡点分岔成为通有的,因此偏心条件和刚度条件具有完备性。利用谐波平衡法获得了角不对中转子系统的频率特性。与径向振动不同,该频率特性曲线通过所有的平衡点。盘形转子频率特性表现出硬特性,而且解的稳定性与所在频率曲线分支上的平衡点稳定性相同;柱形转子频率特性表现出软特性,同一分支上只有靠近平衡点的解的稳定性与此平衡点相同,而且存在全局不稳定的响应频带。而对于相对大的阻尼和惯量比、较小的角刚度比和静态角偏心的情况,柱形转子的频率特性与盘形转子的频率特性相似,全局不稳定的响应频带变小直至消失,甚至同一分支上所有解的稳定性相同。最后,推导了综合偏心下不平衡磁拉力和附加横向电磁力矩的近似解析表达式,建立了4自由度综合偏心转子动力学模型,分析了系统的动态特性并通过试验验证了理论分析的合理性。