全断面岩石掘进机因其安全、高效和环保等优点,越来越广泛地应用在地下隧道施工中。而刀盘位于全断面岩石掘进机的最前端,承受着滚刀群破岩时带来的复杂载荷,为了保证隧道掘进工作的顺利、高效,必须保证刀盘的强度和刚度,避免刀盘发生过大的变形和振动。由于实际工程中刀盘受力复杂,外载随地质条件和施工参数等而变化,因此仅仅对刀盘进行静态分析是不够的,还必须对刀盘进行更加符合实际条件的动力分析。本文基于实际工程,建立了更加符合实际的双板刀盘模型,并通过滚刀破岩仿真模型来获取刀盘外载。其次,不仅对刀盘进行了静态分析和模态分析,来研究随着刀盘前后板厚度及间距的调整,刀盘的强度和刚度的变化规律;最后还对刀盘进行了谐响应分析,以及多点激励方式下的刀盘瞬态分析,来研究刀盘的变形、振动的特点和规律,为刀盘结构设计提供参考和依据。本文的主要工作内容如下:(1)总结了全断而岩石掘进机在国内的发展和应用历程,以及刀盘受力、刀盘振动和刀盘结构设计的国内外研究现状;阐述了全断面岩石掘进机的分类、主要结构和工作原理,并且总结出刀盘结构设计的主要内容和发展现状,对刀盘受力、变形和振动的理论公式也进行了归纳和推导。(2)根据实际工程建立双板刀盘模型,并以滚刀破岩仿真的方式获取刀盘外载;通过改变刀盘前后板厚度及两板间距的方式来调节刀盘结构,对不同结构参数下的刀盘进行静态分析和模态分析,来探索刀盘前后板厚度及间距对其刚度和强度的影响,并根据相关结论对原有刀盘进行优化。(3)通过施加简谐载荷,对刀盘进行谐响应分析,获取刀盘在不同频率下的振动及变形规律,以及各阶模态振型在刀盘振动中的参与程度,最后对刀盘优化前后的结果进行对比。(4)通过施加多点集中随机载荷,对刀盘进行瞬态分析,探索多点激励下刀盘启动瞬间不同区域的变形特点和规律,最后对刀盘优化前后的结果进行对比。