盾构掘进机是一种广泛应用于地铁、铁路、公路、市政、水电等隧道工程施工的大型机械设备。刀盘刀具是盾构掘进机的关键部件,主要用来完成对掌子面岩土破碎剥离。刀盘刀具的结构参数、工作参数与地质参数的适应性,是盾构掘进机高效掘进的基本保障。论文针对盾构掘进机刀盘上刀具的特点,从切削机理入手,研究刀盘上刀具布置特点,运动特性和受力特性,建立刀具的切削受力模型,为刀具的优化设计和寿命预测提供了理论依据。本文完成了如下主要工作:1、本文首先分析了某型土压平衡盾构掘进机和泥水平衡盾构掘进机刀盘的特点及刀具的配置原则和布置规律。在此基础上,对刀具的运动规律进行分析,建立了盾构掘进机切刀、正滚刀、边滚刀的运动学方程以及切削岩土轨迹曲线长度方程。2、在分析了软岩和粘土的物理力学特性以及切刀切削过程的基础上,根据最大拉应力理论,建立了切刀切削软岩的受力模型;根据土力学理论,将刀具切削粘土时的失效区分为中心楔形失效区和侧部两个半月型失效区,建立了刀具切削粘土的受力模型。3、在ANSYS/LS-DYNA软件中建立切刀切削岩土的仿真模型,分析了刀具不同结构参数与工作参数的组合对刀具载荷的影响规律,得到了仿真结果与受力模型结果基本一致。4、在直线切削实验台上进行了切刀切削模拟试料实验,实验结果得出了刀具的载荷变化规律,验证了仿真模型和受力模型的有效性和正确性。