化学除草剂的长期使用，会导致杂草抗药性增强、污染地下水、危害人体健康。随着人们环保意识的增强和对绿色有机食品的需要，化学除草剂越来越遭到消费者的质疑。虽然它极大的减轻了劳动力的负担，但从农业可持续发展的角度来看却使除草剂的使用弊大于利，因此高效、无污染的机械除草是替代化学除草剂的最佳方式。机械除草按照工作位置的不同分为行间除草和株间除草。行间除草在国内外都有比较成熟的机型，株间除草相对行间除草有较大难度。在国内，株间除草技术还处在研究阶段，因此，研制出具有高除草率、低伤苗率的株间除草装置具有重大意义。目前，国内的水田施肥依然依靠人工撒肥为主。肥料表施、肥料分布不均匀、施肥量难以控制都是急需解决的问题。针对目前我国水田施肥存在的问题，深入研究与之相关的技术，设计出一套具有侧深施肥功能的水田施肥机，可以很好的解决上述问题。通过查阅大量相关文献可知，水田分蘖肥施用时期与第一次除草时期恰好吻合。因此将水田株间除草机与水田侧深施肥作业机联合起来，将其功能合二为一，制造出兼具水田株间除草和施肥作业的联合作业机械，对我国农业的可持续发展具有重大的现实意义。本文在阅读大量文献的基础上，对国内外的水田除草和施肥机械的现状与发展前景进行了综述；根据除草和施肥技术的需要，通过理论分析、计算机辅助设计和试验设计相结合的方法，对株间除草和施肥装置的原理、结构及最佳工作参数进行了探究。具体研究内容如下：（1）在查阅大量相关文献及前人研究的基础上，确定除草时期，阐述了株间除草装置的设计思想和工作原理，为株间除草装置的试验提供了理论支持。（2）运用Pro/E软件对株间除草装置进行三维建模，ADAMS软件对其进行仿真分析，得出株间除草装置工作的最佳速比。试验得到的结果与仿真结果基本一致，说明所选择的参数组合是合理的。（3）对株间除草装置进行土槽试验，利用Design-Expert6.0.1软件进行试验数据的处理与分析。建立了因素与响应变量的回归方程及响应曲面，得出影响除草率的因素显著性依次为圆盘转速、前进速度和除草深度；影响伤苗率的因素显著性依次为除草深度、圆盘转速和前进速度。优化得到的最优工作参数组合为圆盘转速69.3r·min^-1，前进速度为0.44m·s^-1，除草深度为38mm，该情况下除草率为75.8%，伤苗率为4.6%。（4）为分别测得株间除草装置工作时弹齿接触土壤与秧苗所受的力，设计了弹性元件和适用的传感器。测试结果经过分析计算可得除草力为3.07N。（5）根据水田特殊的工作环境及特点，设计了侧深施肥装置。通过静态试验，对施肥装置的排肥能力和排肥稳定性进行了测定，并得到肥料调节装置的最佳位置；通过动态试验对施肥机的施肥均匀度、施肥断条率、开沟作业质量和施肥深度进行了测定。同时，通过试验探索出施肥机工作所需的最佳客观条件，指导农艺工作。测定结果表明，静态和动态试验测定均符合耕作标准。试验表明，本设计的关键部件满足农艺要求，它的使用提高了动力机械的利用率、降低伤苗率，为整机的研究设计提供了重要的理论依据。