机械除草不仅替代了以往用化学药剂除草的做法,减少了农药施用量,控制了农业水环境污染,符合今后我国农业发展“一控两减三基本”目标,而且工作效率比人工除草提高5倍。因此机械除草被视为作物中耕过程中的重要作业方式,在全球旱作农业生产中得到广泛应用。目前,国内中耕除草培土作业机械的电动化研究尚处于起步阶段,大多数中耕机械采用传统的燃油机,噪音大、振动强且尾气污染严重。此外,除草和培土工序分开独立完成,增加了生产成本和功耗。本文针对马铃薯垄作覆膜种植模式下膜际处杂草茂盛,土壤板结严重,不易保墒蓄水,且人工除草雍土作业强度大、作业效率低等问题,设计了一种垄沟马铃薯膜际除草培土机。本文主要从以下几个方面进行了研究:(1)根据马铃薯垄沟覆膜栽培技术要求、中耕作业的农技要求及中耕机具的性能要求,设计了一种垄沟马铃薯膜际除草培土机,并对中耕除草培土机的主要结构、工作原理进行阐述,确定其主要技术参数。(2)基于现有除草铲和培土器的基础上,设计了一种中耕除草培土铲,并对其结构及工作原理进行阐述,确定其主要结构参数,运用楔原理对铲子进行分析;借助ANSYS Workbench对铲柄进行有限元静力学分析,铲柄的最大变形出现在与铲体连接的螺纹卡铁处,其最大变形量为0.12 mm。铲柄与机架连接的第三个螺纹孔处应力最大,最大应力值为9.28 Mpa,但远远小于铲柄材料的屈服应力355 Mpa,说明铲柄有足够的强度和刚度储备,满足生产需要;通过有限元模态分析确定机架的固有频率和振型,分析结果表明,该机架的固有频率能够有效避开外界激振频率,保证了整机在工作过程中安全稳定地运行。(3)根据除草培土机作业时所需实际功率大小,选择与之匹配的驱动电机和蓄电池,并计算相关性能参数,进而设计整机的传动方案并计算相关参数。(4)在理论分析的基础上,对垄沟马铃薯膜际除草培土机进行田间试验,对整机的工作性能及各部件的配合、运作情况进行试验验证,全面观察各项作业质量,从而对整机结构进行优化改进。田间试验结果表明该机可一次完成松碎土壤、除草、培土等作业工序,各项作业指标均达到设计要求,除草培土效果良好。