框架式锯机是批量加工天然石板材不可或缺的重要设备。作为框架式锯机中最大的组件和“骨骼”,机架的整体结构和静动态性能决定着框架式锯机的工作性能和安全性。课题从安全性和工艺性的角度出发,探讨机架的结构设计、静动态分析、优化的综合应用,为机架及类似结构的设计提供指导,实现行业竞争力的提高。为获取机架载荷,研究了框架式锯机锯解力的幅值特性并建立了锯解力预测模型。从运动学和载荷特征的角度分析了框架式锯机锯解性能受到限制的原因,并根据锯条屈曲失稳的临界载荷完成了工艺参数优化。在此基础上,分析了载荷的幅值和机架中的传递路径,并根据支撑轴强度要求提出了一种新的支撑导向机构。综合考虑载荷幅值和设计要求,论述了机架的基本形式和布局,完成了机架的总体方案设计。基于结合部理论建立了机架的有限元模型并检验了网格独立性。分别进行静动态仿真分析并获取了机架的变形规律、应力分布和低阶振型。分析结果表明,所设计的机架初步满足静动态特性要求;识别到了机架中的薄弱点,为机架后续的静动态性能的提高提供依据。以应变能和应力为目标函数进行了拓扑优化,得到了较为理想的顶梁材料分布方案;在新的拓扑结构方案中,使用响应曲面法建立了顶梁的系统响应的统计学模型并得到了顶梁的最优设计参数解集。与原始结构方案的对比表明,应用最优参数解集的机架静动态性能有较为显著的提高。课题针对框架式锯机机架进行的分析、设计等研究工作为机架及类似结构的设计提供了理论指导和参考,对石材行业实现绿色高效发展起到了良好的推动作用。