El marco del recolector de algodón está expuesto a cargas complejas y variables durante su funcionamiento. Por lo tanto, llevar a cabo investigaciones sobre las características de vibración del marco es crucial. En este estudio, se realizaron pruebas de vibración en las principales fuentes de vibración en un recolector de algodón en varios puntos de medición en el marco. Se utilizó un sensor de aceleración para recopilar las señales. Se aplicó un análisis de Fourier para analizar las fuentes de vibración, abarcando la frecuencia de excitación y la frecuencia de excitación acoplada a la fuente de vibración. También se llevaron a cabo pruebas modales para validar el modelo de elementos finitos y determinar las frecuencias naturales del marco. Los resultados mostraron que las frecuencias naturales del marco, específicamente las frecuencias de tercer orden, cuarto orden y sexto orden, eran comparables a las frecuencias de excitación acopladas a la fuente de vibración. Para prevenir la resonancia del marco, se utilizó el método de superficie de respuesta para optimizar el marco. Basado en el algoritmo MOGA, el esquema 4 fue identificado como el diseño óptimo. Además, se realizaron cálculos de vida útil por fatiga para optimizar las piezas con vida útil corta en el marco, mejorando así el rendimiento laboral.