随着我国地铁隧道、铁路隧道、公路隧道、矿山隧道、水电隧道以及市政管道等工程建设的蓬勃发展，特别是2012年9月5日发改委密集批准25个地铁轻轨项目以后，中国将进入地下空间开发利用高速发展的时期。具有开挖速度快、优质、安全、经济、有利于环境保护和降低劳动强度等优点的盾构施工法在越来越多的隧道施工中得到了应用，其中全断面掘进机是盾构施工法的专用工程机械。刀盘是全断面掘进机的主要工作部件，具有开挖地层、稳定掌子面以及搅拌渣土等功能，刀盘的结构型式与工程地质条件和施工要求有密切的关系，不同的地质条件采用不同的刀盘结构和刀具布置。刀盘结构与刀具布置的合理性直接关系到隧道施工的成败。本论文的主要研究内容包括：一、总结了国内外掘进机的发展历程以及刀盘的研究现状，阐述了论文的来源和研究意义，最后提出了本文的研究方法和研究内容；二、对刀盘在正常工况下的受力进行了分析，并且计算出具体数值，为刀盘的有限元分析提供了外部载荷；三、基于三维制图软件Solidworks建立了试验机的三维立体模型，熟悉了试验机的机械结构和工作原理；基于有限元分析软件Ansys对刀盘进行了模态分析和强度刚度分析，得出了刀盘的固有频率以及应力、应变情况；四、基于有限元分析的结果，对刀盘的关键部件提出了优化。研究结果明确了刀盘在掘进过程中受力变化和趋势，为刀盘的设计和优化提供了理论依据，可以进一步加快全断面掘进机的国产化研究和开发。