传统金刚石框架锯普遍适用于锯切宽幅面大理石等软质石材,加工花岗石等硬质石材时,存在锯齿磨损严重、部件受力较大、锯条易偏离原有运动轨迹等问题,制约着设备锯切性能的提升。本文以主运动系统为研究对象,完成了总体设计方案和三维模型的构建,通过对主运动系统进行动力学优化分析和有限元仿真,提高了整体结构的静动态特性,实现了宽幅面硬质石材的高效加工。通过运动学分析建立了锯齿的平均切削厚度模型,并基于花岗石锯切试验,对金刚石锯齿磨损特征和锯切稳定性进行了分析,探究了现有锯机锯切能力不足的原因及不同锯切参数对锯切性能的影响规律。研究表明:锯齿的锯切力、平均磨损率随进给速度的增加而增大,在换向点处锯切力存在突变现象,最容易偏离原有运动轨迹;同时锯缝宽度呈上宽下窄的梯形分布,锯齿侧面金刚石颗粒的出刃现象明显,锯切稳定性差;此外,金刚石颗粒的平均出刃高度为86.3 μm,宏观破裂和脱落比例超过了整体的1/3,锯切环境恶劣。研究结果为寻找解决途径、制定设计方案提供了理论指导。依据生产需求及设计原则,采用公理设计的分析方法,完成了金刚石框架锯主运动系统的总体方案规划。研究表明:建立了主运动系统的分析框架,对其进行功能分解后能够保证满足功能和结构的独立性原则,由此构建的设计和影响矩阵可以进行功能结构的模块化处理,为三维模型的建立提供了科学的引导方向。基于总体设计方案和现有结构下锯切轨迹及往复惯性力分析,建立了新型主运动系统的三维模型。研究表明:新型主运动系统能够使锯框在往复的运动过程中周期性地抬升和下降,实现单向锯切,有利于金刚石颗粒的稳定性,降低了锯齿磨损,改善了设备的锯切性能,为后续主运动系统的静动态特性分析奠定了理论基础。对新型结构进行了动力学优化分析,确定了最优的工艺及结构参数,同时对整体结构进行了有限元的静动态分析。结果表明:新型主运动系统的加速度及受力较传统锯机有了显著地降低,改善了零部件的受力情况,此外,有限元仿真结果表明结构的强度和刚度符合设计标准,满足高效锯切的静动态特性要求,为宽幅面硬质石材的高效稳定锯切提供了技术支撑。研究将有利于完善花岗石等硬质石材的宽幅面高效加工技术,丰富锯机结构研发设计体系,解决现有锯机锯切性能低、工具磨损严重等问题,满足石材行业可持续发展需求,具有重要的示范意义和广阔的发展前景。