轉子振動系統本身并不完全是線性的，由于用線性振動理論能比較簡便地研究和解決旋轉機械系統的主要故障，所以在精度允許的情況下，可以把非線性振動問題線性化，作為線性振動來處理。雖然現階段非線性理論研究還不盡完善，近年來發現，在非線性系統中還會出現貌似隨機而對初始條件極為敏感的運動，稱為混沌，“蝴蝶效應”說明了非線性的不可預知性，但根據現有的一些研究成果，一些無法用線性振動理論來解釋的異常振動現象，用非線性振動理論闡明故障機理，卻很方便。

　　如果動力載荷使結構或機器的一部分超出材料彈性范圍的變形，那么產生的運動為非彈性反應，通常情況下當系統偏離平衡位置較大時才考慮非線性問題，微振情況下可認為是線性的，但有時位移很小，也須考慮非線性問題。造成非線性的因素，通常是阻尼項或剛度項出現非線性，比如軸承的油膜，其剛度、阻尼與厚度是非線性的，配合間隙與摩擦、材質不均引起的阻尼與速度是非線性的，還有裂紋、大變形產生的非線性剛度。在機械振動系統里阻尼隨屬于強非線性，但除共振外，其對振動影響非常小，基本可以忽略不計。下面主要介紹一些非線性振動的特點。

　　1.線性系統中，由于阻尼的存在，自由振動是逐漸衰減的，只有在干擾力的情況下才有周期振動，而非線性系統，有阻尼力而無干擾力時也會發生周期振動，如自激油膜震蕩;

　　2. 線性系統中，固有頻率與起始條件、振幅無關，而非線性系統中，與振幅有關，同時非線性系統的振動三要素也和起始條件有關;

　　3. 線性系統中，激振力為簡諧振動時，系統響應也必為簡諧振動響應，而非線性時，波形周期與激勵相同，但響應是非正玄的，而是包含了激勵中不存在的諧波成分，如圖，非線性響應波形變成了一個尖波，其形狀隨非線性程度而變，當出現強非線性時，波形可能變為平頂波。

　　4. 非線性系統中會出現次諧波和超諧波，大的阻尼可以抑制次諧波的出現，但只能減小超諧波的幅值;在某種特定的運動狀態下，可能還會產生次諧波共振和超諧波共振。

　　5.非線性系統中疊加原理將不再適用，受迫振動不等于各諧波振動的疊加，而且非線性系統的平衡位置不止一個而可能有多個;復雜的非線性系統在一定條件下還會產生突變、分岔、混沌等現象。

　　6. 固有頻率隨振動幅值而變化，線性振動系統的固有頻率只與系統的固有特性(k、m)有關，是一固定數值。而非線性振動系統則不同，其固有頻率隨振動系統的振幅大小而變化，對于硬彈簧，隨振幅的增大而提***，對于軟彈簧，隨振幅的增大而提***而減小。在一定情況下這個特點可以解釋與給定臨界不符發生的強振現象。

　　7. 振幅跳躍現象， 具有非線性彈性的機械系統，在周期激振力作用下，振動可用強迫振動的基本成分ω與其***次諧波分量之和來表示。據此可得到不同阻尼特性和振幅下的共振曲線，如圖所示。

　　圖(a)為軟彈簧的情況，圖(b)為硬彈簧的情況。在圖(a)中，如將激勵頻率慢慢增大，振幅將沿曲線AB變化;在BC之間具有三個平衡點，而CF之間的平衡點是不穩定的平衡點。因此，從B移向C，一過C點就突然跳躍到D，然后進到E點，振幅發生突變。如將激勵頻率慢慢減少，從E下降的情況，經過的路程是從EDF跳躍到BA。在圖(b)中，振幅也同樣發生突變，這種現象稱為振幅跳躍現象。相位也有相同的跳躍現象。

　　8. 組合共振，在非線性系統中，若有兩種不同頻率ω1和ω2的激振力作用于系統，會產生新的頻率成分，即它們的和(ω1+ω2)、差(ω1-ω2)。由于非線性系統的固有頻率隨振動而變，當新的頻率成分與固有頻率一致時，會引起共振，稱為組合共振

　　9.頻率俘獲現象，干擾力頻率接近自振系統固有頻率ωn到一定程度時，所激起的振動中只包含干擾力頻率而自振頻率被俘獲的現象。17世紀，C.惠更斯已觀察到：快慢稍微不同的兩只時鐘，掛在同一壁板上會保持同步計時。當ω-ω2的絕對值小于某個閾限時，拍頻就突然消失，只剩下頻率為ω的輸出，即自振和受迫振動發生同步，或者說自振頻率被擾頻所俘獲，因而這一現象也稱為頻率俘獲，同步現象不僅出現在擾頻和自振頻率相近的區域，在一定條件下，也可出現在擾頻的整分數倍和自振頻率相近的區域，這種現象稱為亞諧同步。