盾构机是一种修建隧道的大型的技术复杂的工程装备,具有挖掘速度比较快、安全性能比较好、经济效益比较高以及大大降低劳动强度等优点。常用的盾构机大部分为圆形盾构,因为采用圆形,其受力均匀合理,在施工时摩擦阻力相对较小。但是采取圆形断面,造成空间利用率不是很高,例如在开展车辆行驶的地道掘进工程作业中,如果选择采用矩形、马蹄形、椭圆形等异形断面将会变得更加合理。因为选择采用异形断面,减小了掘进断面面积,这样挖掘出来与需要回填的土量必将减少,因此就大大提升了空间的利用率以及挖掘施工的工作效率,从而也减少了工程的成本。所以,本论文设计一种能够挖掘各种异形断面的盾构刀盘结构,并且展开相关模型的建立与计算研究分析。综合考虑现场试验的经济成本和安全性等问题,决定研制模拟试验台来进行相关试验研究分析。选择采用MATLAB仿真软件,针对挖掘截面数学建模的结果进行编程,最终选定模拟试验台的研究设计参数,同时,对于主要相关零部件展开了结构设计与校核工作。并利用Hypermesh和Nastran软件,建模画图分析各个零部件上面受到的应力情况和应变情况以及一阶模态情况,优化改进机械结构。根据试验台动作要求,研究确定了液压系统电液比例控制系统方案,绘制液压系统原理图,查阅资料,选取了液压元件型号。选择采用传递函数方法展开建模,建立阀控缸的数学模型,从而得到电液比例控制系统的一个传递函数。运用MATLAB/Simulink仿真软件对液压系统展开了性能分析,研究设计PID控制器,对所建立的液压系统数学模型展开校正,使得系统运行更加稳定。应用Solidworks仿真软件对模拟实验台展开三维建模,然后介绍了模拟试验台相关机械结构的加工制造过程,并介绍了液压泵站的设计安装。