第１章 緒論       
１.１ 研究背景     
１.２ 全斷面掘進機的發展歷程、研究現狀和發展趨勢  
１.２.１ 全斷面掘進機技術的發展歷程      
１.２.２ 全斷面掘進機技術研究與應用現狀     
１.２.３ 全斷面掘進機的發展趨勢     
１.３ 用於掘進機刀具繫統的實驗臺研究趨勢   
１.３.１ 國外掘進機刀具繫統實驗臺研究趨勢   
１.３.２ 國內掘進機刀具繫統實驗臺研究趨勢   
１.４ 本書主要研究內容和關鍵技術    
１.４.１ 主要研究內容      
１.４.２ 關鍵技術        
第２章 全斷面硬岩掘進機構造原理及刀具繫統   
２.１ 全斷面硬岩掘進機的構造與工作原理    
２.１.１ 全斷面硬岩掘進機的分類及特點     
２.１.２ 全斷面硬岩掘進機的工作原理及主要設備    
２.２ 全斷面硬岩掘進機滾刀繫統    
２.２.１ 盤形滾刀的基本結構      
２.２.２ 盤形滾刀的失效形式      
２.３ 全斷面硬岩掘進機刀盤繫統     
２.３.１ 盤形滾刀在刀盤上的分布    
２.３.２ 全斷面硬岩掘進機刀盤的失效形式    
２.４ 小結         
第３章 集成化雙滾刀硬岩掘進綜合實驗臺    
３.１ 雙滾刀實驗臺的功能需求      
３.１.１ 實驗臺研制的必要性      
３.１.２ 實驗臺繫統功能需求      
３.２ 雙滾刀實驗臺結構設計與分析    
３.２.１ 工作臺的設計      
３.２.２ 試件臺的設計      
３.２.３ 刀具繫統的設計     
３.２.４ 實驗臺支撐框架及頂梁     
３.２.５ 主體框架結構剛性分析     
３.２.６ 整分析     
３.３ 基於模糊神經網絡的預測控制繫統設計   
３.３.１ 模糊神經網絡控制器設計     
３.３.２ 神經網絡預測器設計      
３.３.３ 模糊控制器設計     
３.３.４ 模糊神經網絡預測控制仿真   
３.４ 雙滾刀實驗臺樣機      
３.４.１ 雙滾刀實驗臺樣機結構     
３.４.２ 實驗臺樣機結構功能參數對比      
３.５ 小結        
第４章 不同刀間距對滾刀破岩的影響    
４.１ 刀盤結構       
４.２ 刀盤性能的理論分析模型     
４.２.１ 刀盤受力情況      
４.２.２ 刀盤強度模型      
４.２.３ 刀盤剛度模型      
４.３ 基的刀盤仿真     
４.３.１ 刀盤應力應變分布       
４.３.２ 刀盤模態分析      
４.４ 雙滾刀破岩理論及其仿真      
４.４.１ 雙滾刀破岩受力情況      
４.４.２ 仿真模型建立      
４.４.３ 不同刀間距的岩石破碎情況    
４.５ 滾刀間距與岩石特性的關繫     
４.５.１ 雙滾刀破岩過程的應力分布    
４.５.２ 不同岩石對刀間距的適應性    
４.５.３ 岩石對不同刀間距的適應性實驗     
４.６ 小結         
第５章 岩石節理和滾刀速度對滾刀破岩的影響   
５.１ 盤形滾刀破岩        
５.１.１ 滾刀破岩機理      
５.１.２ 岩石破碎過程      
５.１.３ 滾刀破岩過程的模態分析     
５.２ 岩石節理特征對滾刀破岩的影響     
５.２.１ 岩石力學模型     
５.２.２ 仿真建模       
５.２.３ 節理傾角對岩石破碎的影響      
５.２.４ 節理間距對岩石破碎的影響      
５.３ 滾刀速度對岩石節理的適應性      
５.３.１ 滾刀破岩速度模型       
５.３.２ 仿真建模       
５.３.３ 滾刀旋轉速度對節理岩石破碎的影響  
５.３.４ 滾刀貫入速度對節理岩石破碎的影響   
５.３.５ 滾刀對不同岩石樣本的適應性     
５.４ 小結        
參考文獻        

地下工程作為基礎建設重要的組成部分之一,對國家的經濟發展具有極其重要的作用.全斷面硬岩掘進機是硬岩地質地下隧道的主要施工裝備,其工作性能及可靠性直接影響工程效率和工程質量.刀具繫統是全斷面硬岩掘進機的核心部件, 主要由滾刀和刀盤組成. 滾刀作為刀具繫統的執行部件,承受著來自刀盤和岩石的雙重壓力,刀盤則承受著滾刀和刀盤推進裝置施加的力.因此,由滾刀和刀盤構成的刀具繫統是全斷面硬岩掘進機的關鍵部件.
由於全斷面硬岩掘進機是一種造價昂貴的大型、成套、高端設備,實驗研究和模擬研究是攻克其刀具繫統關鍵技術的重要手段.本書以全斷面硬岩掘進機刀具繫統實驗臺的研制和相關技術研究為例,繫統闡述了全斷面硬岩掘進機刀具繫統的研發要點及解決方案,為掘進機企業和科研人員進行全斷面硬岩掘進機的研究和開發提供參考,對於推動我國全斷面硬岩掘進機的技術進步和產業升級具有重要意義.
全書以工程應用為背景,以大量相關文獻和實踐資料為基礎,開展了一繫列研究.其中,第１章闡述了全斷面硬岩掘進機技術國內外研究現狀及發展趨勢,介紹了國內外刀具繫統實驗臺的研究趨勢;第２章介紹了掘進機構造原理及刀具繫統;第３章介紹了全斷面硬岩掘進機實驗臺的結構設計及控制繫統設計;第４章研究了不同刀間距對滾刀破岩的影響;第５章分析了岩石節理和滾刀速度對滾刀破岩的影響.
在本書編寫過程中,瀋陽建築大學機械工程學院孫健老師對全書進行了統稿,瀋陽建築大學研究生孫曉繁對本書進行了文字校核與格式修改,瀋陽建築大學信息工程學院郭喜峰老師對全書進行了審閱,在此表示感謝.
本書涉及的相關研究工作得到了大連交通大學米小珍教授的悉心指導;瀋陽建築大學吳玉厚教授、孫紅教授、張珂教授、李界家教授,北方重工集團有 限公司何恩光教授級工程師對作者的研究工作給予了很多幫助;瀋陽建築大學機械電子工程實驗室的全體同仁給予了作者很多幫助,在此一並表示誠摯的謝意.
限於作者的水平,書中難免有不足之處,敬請讀者批評指正.