全断面硬岩掘进机(简称TBM)具有掘进速度快、施工工期短、对生态环境友好、综合效益高等优点,主要应用于公路、铁路、水利、市政建设等隧道施工中。支撑-推进-换步机构是TBM掘进作业的核心机构,直接影响整机的掘进效率与掘进精度,在施工过程中,由于强冲击载荷等原因导致机构振动剧烈,关键结构件易损坏。本文基于此工程问题,对TBM支撑-推进-换步机构的动力学特性进行了相关研究,主要内容如下:简述机构组成及工作原理,并应用修正的G-K公式计算了机构的自由度。在此基础上,建立机构位置逆解模型,揭示刀盘位姿与各驱动油缸输入参数间的映射规律,为后续动力学中的位置参数确定奠定理论基础。在考虑围岩刚度的情况下,采用集中参数法,建立TBM支撑-推进-换步机构的动力学模型,求出该模型的固有频率和振型,通过振型分析可得一阶固有频率为主梁沿掘进方向的扭转。分析固有频率随参数变化的影响规律,得出油缸的刚度是影响固有频率的主要因素,且在固有频率随刚度变化的过程中出现模态跃迁现象,找出模态跃迁点的位置,有效避免剧烈振动。最后,应用数值解法求解该机构的动态响应,并分析各参数对位移响应幅值的影响,研究发现,增大刚度是减小幅值的有效手段。基于此结论,在考虑油缸布置空间、固有频率及经济成本等因素下,研究单一参数和多参数动力学修改方案,并选出最优方案,为动力学优化提供技术支撑。