本发明公开了一种无试重旋转机械多轮盘轴系动平衡故障检测方法，通过测试转子两侧轴承振动和轴颈收到的冲击力之间的频响函数，根据实测转子两端两个轴承振动计算出转子两侧轴颈上的激励力，通过在转子两端圆盘上的动平衡配重，消除不平衡力。该方法能够实现无试重动平衡试验，由振动测试数据直接检测出不平衡力的大小和角度；同时也综合考虑了竖直和水平两个方向振动及其之间的耦合影响，并且没有通过建立转子动力学模型的方法求取影响系数，动平衡试验准确度较高；此外，该方法能够有效减少动平衡试验次数，提高旋转机械动平衡试验效率，降低动平衡试验风险，尤其适用于旋转机械在整机真实状态下的轴系动平衡故障检测。