目前我国大力发展矿山建设，人们将目光放到了地下，大量开发地下轨道交通，盾构法也由此得以广泛使用。作为应用盾构法施工的典型代表——盾构机，作以其具有的快捷、安全等多种优势，使它得到了越来越广泛的应用。
  本项目以基础矿山隧道盾构施工为例，根据其地质条件等设计了一款复合式土压平衡盾构机，主要针对盾构机刀盘、主驱动、螺旋输送机及管片拼装机四个部分进行设计。根据地质条件进行了刀盘型式、支撑方式等的设计，并通过合理的计算得到了刀盘开口率、刀盘扭矩值，鉴于此展开了针对主驱动液压马达的选型设计，并设计了主驱动的驱动方式、传力结构等。此外，还进行了螺旋输送机及管片拼装机的设计，使它们能够分别完成输送土渣和拼装隧道衬片的功能，最后针对整个模型进行了完善和优化，增添了后配套系统的主要结构、盾构推进结构等，使其能够完成整个隧道掘进过程。

建模部分利用的是Solidworks软件，运动仿真用的是Composer软件。同时利用所学知识，在设计过程中针对部分重要零部件进行了校核计算，验证了各部分的可靠性，并实现了各功能的协同运动，达到设计要求。

  该项目根据目前中国盾构所面临的难点以及盾构形势，以基础矿山隧道为例，综合考虑地层变化性、复杂性，并结合自身所学知识，设计了一款能够应对复杂地形、提高盾构效率的土压平衡盾构机。主要设计了刀盘的结构，计算了刀盘开口率，设计了主驱动的传动方式，并对液压马达进行了选型，也设计了螺旋输送机的主要结构，对其中的圆锥滚子轴承进行了校核计算，同时还设计了管片拼装机，使其能够完成拼装工作。本文还对盾构机的合理性、稳定性等进行了合理性研究，使其能够完成自动化的掘进、出土和拼装隧道衬片的作业。

该项目取得的主要结论和成果如下：

（1）针对不同的地层情况，在设计之初要对地质作详细的勘探，了解具体情况后在进行设计，才能够在很大程度上保证施工的安全。在盾构机设计过程中，刀盘的设计选型非常关键，此外刀具的数量、排列方式和开口率等都需要针对不同的地质采用不同的设计方式。主驱动中的液压马达选型、传动方式等对刀盘扭矩和切削速率有很大影响。螺旋输送机的工作性能对掘进速度有重要影响，在选用类型和设计方面要着重考虑。管片拼装机是影响隧道建设速度、隧道质量的关键因素，它的结构设计非常重要，合理设计结构、出色的完成作业是保证隧道施工安全的一个重要条件。

（2）该项目设计了盾构机的总体方案，针对刀盘进行了结构设计，并设计了主驱动、螺旋输送机和管片拼装机的总体方案及详细结构，对各自内部的重要零件，如齿轮轴、所选用的轴承等做了强度校核、使用寿命等验算，计算结果合理，满足设计要求。

（3）利用Solidworks软件对盾构机的零部件建模，并完成了整体的装配工作，验证了结构设计的合理性。同时利用Auto CAD完成了对总装配体、子装配体以及部分重要零件的图纸绘制。

（4）利用Solidworks  composer软件制作了盾构机的仿真动画，包括向前掘进、排土、管片自动化运输和拼装工作，进一步验证了盾构机设计的合理性，各个部分能够相互配合，展现整个盾构的流程。