当前结构用木材市场多数是进口锯材,且按照国外结构用锯材的相关标准划分了等级,国产结构用锯材由于缺少相应的国家标准,导致很多国产材只能用在强度要求较低的场合,这在一定程度上限制了我国木结构建筑行业的发展,也造成了我国木材资源的浪费、利用率低下。针对上述问题,本文设计了一种可自动检测结构用锯材强度等级的设备——FD1146型结构用锯材应力分等设备,该设备采用机械应力分等方法对锯材等结构材进行无损强度检测,并划分等级。本文根据该分等设备的功能特点,对设备的整体机械结构进行了设计,同时建立了三维实体几何模型,并对关键零部件进行了有限元分析和模态分析,还对调试后的设备性能及主要参数指标进行了试验研究;最后对设备相关零部件结构进行了优化分析并改进。主要研究结果及成果创新性包括:(1)研究得出FD1146型结构用锯材应力分等设备的关键技术难点,并根据设备工作原理和工作过程,对设备整体机械结构以及夹紧支撑单元、加载单元、输送机构、桥式连接件等机构进行了结构设计,为结构用锯材在线分等检测提供了设备条件。本文建立了“五点双向弯曲——三点支撑,两点中心对称上下加载”的无损检测模式,提出了锯材检测的有效区域和最大检测区域,可实现自动化在线分等以及快速平稳连续检测等。该设备具有检测精度高、检测速度快、检测结果可信度高、结构设计紧凑、操作方便、性能稳定、有较好的耐冲击性和减振性、性价比高、检测范围广等特点。(2)本研究对三维模型进行了虚拟装配,应用ANSYS Workbench有限元分析软件对加载单元、电机支撑机构和机架的三维模型进行了结构强度分析和模态分析,得到了关键零部件的受力云图和位移分布图,同时也得到了加载单元和电机支架的低阶模态振型,讨论了激振频率和系统固有频率的关系,为避免共振现象的发生提供了理论依据,也为下一步进行设备结构动态特性分析和优化设计提供了理论依据。(3)对设备的工作性能进行了试验研究:同一工作频率下,电机主轴转速和辊轮转速大小上下偏差控制在1%以内,设备运行的同步性较好;电机工作频率越大或锯材进给速度越大(锯材弯曲变形量越大),检测得到的弹模数值有减小(增大)的趋势,但是这种减小(增大)的趋势程度随着不同树种、规格尺寸等有所差异;利用该分等设备测得的弹性模量数值与力学试验机检测数值结果相差较小,检测精度在5%以内;该分等设备检测的稳定性较好,检测精度也较高。