全断面硬岩隧道掘进机（Full face hard rock tunnel boring machine,TBM）是集机、电、液一体化的专用隧道掘进工程装备,广泛应用于岩石地层开挖。但在实际施工中发现其动力损耗严重,致使其工作环境温度高、治理困难。典型的掘进机传动系统由多组行星轮系及多级定轴轮系构成,传动路径复杂。且在渐开线齿轮传动过程中,齿轮副啮合效率占很大比例,故啮合传动效率损失的减小,或是减少其传动动力损耗有效途径。本文以TBM行星减速器轮系为研究对象,研究其效率损失模型的建立方法,并在此基础上以其效率损失最小化为目标进行参数优化设计,以实现节能施工的工程目标。针对如何精确计算齿轮啮合传动效率问题,提出了当量滑动率（Δζe）概念。并根据瞬时效率,建立了啮合效率损失（Δη=1-η）的精确理论模型,得到了摩擦系数（μ）与当量滑动率的乘积,与啮合效率损失间的等量关系（Δη=μΔζe）。并给出了多个内、外齿轮传动以及变位齿轮传动啮合效率损失计算实例,将所述算法的部分结果与瞬时效率积分法或损失效率近似计算法对比,结果表明:所建立的啮合效率损失理论模型科学,无原理性偏差;所导出的啮合效率损失及当量滑动率两个等量关系式型式简洁,所述的算法正确、计算精准。针对TBM主切削系统施工过程中动力损耗严重的工程实况,以节能为设计目标,对普遍使用的双级2K-H型TBM行星减速器轮系进行效率优化设计。应用自行建立的齿轮啮合效率损失计算式,结合反转法建立2K-H行星轮系效率损失模型,在此基础上得双级2K-H型TBM行星减速器轮系效率损失模型。以该轮系为设计实例,分析2K-H行星轮系设计过程中的限制及约束条件,并进行了分类和简化。在此基础上建立其在满足配齿、重合度条件、齿厚条件、根切条件、干涉条件等约束条件下的效率最高、相对滑动最小目标函数下的数学模型,并对其齿数及变位系数进行两阶段优化。采用自行开发的软件对优化结果的干涉进行验证,结果表明:TBM行星减速器在满足配齿及变位系数等约束条件下,通过两阶段优化,使其效率损失相对减小4%—6%。能量节约总量相当可观。并减小了齿面间的相对滑动,在一定程度进一步提升齿轮的工作性能。针对少齿差行星减速器传动比大,传动效率损失大的特点,提出采用少齿差结构作为TBM推进结构的主减速器。提出四种可供选择的基本构型,采用反转法分析其传动比及啮合效率,考虑其齿数组合满足传动比误差,参考上一章内啮合的设计方法对其进行优化设计。结果表明:使其效率损失相对减小50%。结构尺寸相对减少15%,优化效果显著,对TBM减速机机构创新有重要参考意义。