随着城市化进程的不断加剧,国内外开始运用立体化的轨道交通系统来满足人们的出行需要,盾构掘进机在轨道交通建设过程中发挥着举足轻重的作用。据统计,在盾构施工过程中,刀具的磨耗不仅影响了施工工期,也耗费了巨大的工程施工费用。盘形滚刀是盾构掘进机中参与破岩的重要工具之一,它的破岩效率和工作寿命很大程度的影响着隧道施工过程中的成本和效率。因此,研究滚刀的磨损影响因素以及优化设计具有重要的意义。本文首先介绍了盘形滚刀的结构和分类,分析了盘形滚刀的破岩过程和滚刀受力,总结了盘形滚刀常见的磨损失效形式,采用Ansys有限元软件建立了盘形滚刀破岩的有限元模型,分析了滚刀滚压破岩时,岩石和滚刀的受力变化,得到了不同时刻滚刀受到的垂直力以及滚动力受力变化曲线,并与理论受力模型进行对比分析,为进一步研究磨损提供了理论基础;其次本文根据正交试验理论,结合滚刀磨损速率预测模型,对盘形滚刀刀圈半径、刀刃宽度、刀间距以及切削深度进行正交分析,采用极差分析和方差分析方法分析了四个因素交互作用下对盘形滚刀磨损的影响程度;最后根据遗传算法原理,以磨损速率最小为目标函数建立了优化模型,对滚刀的设计参数进行优化设计,并结合南昌轨道交通建设过程中的施工参数,对结果进行了验证,为滚刀的优化设计和布局提供了一定的参考和依据。本文的研究表明,滚刀破岩时受到的是一个增大和减小的循环压力,应适当提高滚刀的抗冲击能力,同时得出了滚刀相关参数对磨损速率的影响规律,并对我国特有的地质条件下刀圈的相关参数进行了优化设计,对实际的滚刀设计提供了一定的参考和依据。