TBM推进机构是大型掘进装备的关键子系统,在受到恶劣环境极限重载荷、大突变载荷以及强振动载荷作用条件下,推进机构须具备高刚性、大柔性,同时采用机械动力最优控制方法,方能抑制其振动幅度和振动力度,使其平稳、安全地掘进。因此,如何建立其低维度、高精度动力学模型,以满足机械动力最优控制方法的需要,是要研究的关键问题。本文旨在研究TBM推进机构动力学建模及其凝聚方法。为此,建立了其静刚度模型来分析其静刚度特性和刚度灵敏性,建立了其动力学模型来分析其振动特性,并在所建立的动力学模型基础之上采用自由度凝聚方法建立了其动力学凝聚模型,为其机械动力最优控制提供了前提条件。围绕上述问题,开展了如下研究工作:1.探讨了本文研究背景与意义,综述了TBM推进机构动力学建模和凝聚方法的国内外研究现状。针对TBM推进机构在作业中难以对其进行机械动力最优控制的问题,提出了如何在保证计算精度的条件下建立低维的推进机构动力学模型以满足其机械动力最优控制需要的科学方法。给出了主要研究内容。2.建立了液压推进缸刚度计算式和机构基本运动方程,并根据机构变形协调方程和动力兼容方程,得到了机构静刚度模型,利用有限元方法验证了静刚度模型的有效性。利用灵敏度分析法分析了机构刚度与结构尺寸之关系和机构刚度与位姿之关系,结果显示:机构姿态变化对机构刚度几乎无影响,机构刚度随着结构尺寸的变化呈一定规律性变化。3.根据所建立的机构静刚度模型,利用拉格朗日动力学方法,建立了液压推进缸子结构动力学模型,并利用有限元方法验证了模型有效性;利用牛顿欧拉方法,建立了支承环子结构动力学模型,结合机构基本运动方程,利用子结构综合法,建立了推进机构动力学模型。根据工程实例参数,分析了机构的固有频率与振型,结果显示:机构1阶振型主要是动平台轴向偏移振动,2阶和3阶振型主要是动平台横向扭转振动和竖向扭转振动,4阶振型主要是各液压推进缸活塞杆和液压油的轴向偏移振动。4.根据液压推进缸的动力学模型,建立了其动、静态凝聚模型,并对比了两种凝聚模型的差异性;建立了三种不同凝聚方式下推进机构的静态凝聚模型,分析了各种凝聚方式下前四阶固有频率与振型,分别与推进机构未凝聚时的动力学模型所计算出的前四阶固有频率进行对比,根据不同目的,得到了相应最间化模型。