河北省等一年两熟地区广泛采用小麦‐玉米的种植模式,即在刚收获小麦的田间实施免耕播种玉米。小麦收获后的玉米播种带有大量小麦秸秆残茬覆盖和粉碎不均匀的根茬存在,这会导致免耕播种机作业部件堵塞和引发二点委夜蛾等病虫害;而传统玉米免耕播种机会在作业时产生大土块影响播种质量。因此,针对小麦秸秆残茬、根茬和大土块造成的不良后果,本文以玉米免耕播种机种行秸秆清理与碎土装置为研究目标做了以下几个方面的研究:(1)设计了玉米免耕播种机种行秸秆清理与碎土装置,确定了刀具的结构及运动参数。通过对刀具切削小麦秸秆的受力分析,确定刀具的回转半径;由刀具切削根茬的分析,确定刀具的刀片数量;为了刀具具有良好的滑切性能,设计了偏心圆弧的刀具侧切刃刃口曲线;基于刀具的刃口曲线与螺旋升角设计了一体式、单向分离式和双向分离式三种刀具;通过对刀具端点运动轨迹分析,确定刀轴正转、刀轴转速与切土节距;并对刀具进行切土阻力与功耗的理论分析;根据秸秆抛掷的受力与运动分析,确定了秸秆抛掷条件与抛掷位移量。(2)设计了玉米免耕播种机种行秸秆清理与碎土装置的侧板与机具的传动系统。对侧板进行有限元模态分析,分析其产生共振的可能性;根据作业转速的要求,确定齿轮箱、链传动及传动轴等传动系统的参数,保证机具正常作业。(3)通过离散元仿真软件建立秸秆‐土壤‐刀具模型模拟作业过程。根据颗粒间相互作用设定模型参数,并进行仿真试验。基于三种型式的刀具在不同刀轴转速情况下,分析秸秆抛掷侧向位移的仿真结果与模拟的作业效果。(4)以机具的理论设计与仿真试验为基础依据,对机具进行加工、制作与装配,并进行田间试验。基于三种型式的刀具在不同刀轴转速情况下,测定土壤扰动量、秸秆清秸率和秸秆侧向位移,将田间试验结果与仿真试验结果进行对比分析,结果表明所设计的玉米免耕播种机种行秸秆清理与碎土装置满足相关技术要求。