玉米大垄双行种植技术模式因更有利于透光通风,提高温、光和水肥利用率,给作物生长创造有利条件,所以,当前该项技术已在东北地区大面积推广应用,有效解决了田间郁闭、空气流通不畅等问题。但是普遍采用化学除草技术消除苗间与行间的杂草,带来的环境污染和农产品品质下降等危害越来越严重。传统的机械除草方法虽然作业功效与适应性远远不如当今普遍应用的化学除草方法,但是机械除草过程中还能够破除垄表板结、疏松苗间与行间土壤、有效提高地表温度、培肥地力等作用与效果,这是化学除草所不具备的。所以机械除草在机械化水平较高的东北粮食产区一直是比较受到农业工作者青睐的。其存在的主要问题是在除掉秧苗附近的杂草时容易损伤秧苗,而且受田间秸秆残茬影响,机械除草作业部件也容易缠草、堵塞,造成拖土埋苗,使伤苗率、埋苗率居高不下。此外,针对玉米大垄双行种植模式的田间机械除草机更少见报道。所以针对东北地区推广的玉米大垄双行种植技术模式开展苗间机械除草与松土作业机研究十分必要。本文在综合分析国内外机械除草技术文献基础上,结合东北玉米大垄双行种植模式下,玉米苗间除草过程中存在的问题,基于除草作业时作物与杂草根系发育程度不同的特性与“网格状”轨迹进行苗间松土除草的除草机理,针对东北玉米大垄双行种植模式的苗间松土除草农艺要求,设计了一种玉米苗间松土除草机,完成的主要内容如下:(1)在查阅国内外相关技术资料的的基础上,结合前期对机械除草技术研究与应用的经验,根据东北玉米大垄双行种植模式苗间松土除草农艺要求,确定了玉米苗间松土除草机的总体设计方案。(2)对玉米苗间松土除草机进行了设计,完成了松土除草作业单体与关键部件的设计与松土除草机理分析。该机每个松土除草作业单体均设计成独立仿形、独立传动,从而保证作业过程中可根据垄距进行适当调整。行间松土除草总成与苗间松土除草总成为作业单体中两大关键部件,其中行间松土除草总成对垄上双行玉米行间进行松土除草作业的同时,兼做作业单体的仿形轮,通过对垄表仿形,更准确、可靠控制其后两个苗间松土除草总成的入土深度。二者组合实现大垄双行种植玉米苗间与行间的松土除草。(3)为确定苗间松土除草总成关键部件松土除草部件结构参数与运动参数,建立了松土除草部件锄齿的运动轨迹数学模型与多目标优化模型,确定了松土除草部件主要结构参数与运动参数,并利用Matlab得到较优解。通过对Pro/e实体建模与仿真所获得的网格状叠加齿迹的测量,验证了多目标优化设计的正确性,为苗间除草装置试验台优化试验提供依据。(4)在自制试验台上,对仿真设计的苗间除草装置进行了试验研究与参数优化。采用正交试验设计方法,以齿盘转数、齿盘倾角、锄齿数目和均布半径为影响因子,以苗间除草率、伤苗率和埋苗率为主要性能评价指标,建立了各因子对性能评价指标影响的数学模型,分析了各因子对评价指标的影响。在作业速度为1.86m/s时,获得参数最优组合为:锄齿数目12个、齿盘转数186 r/min、均布半径135 mm、齿盘倾角5~o,苗间除草率为86%,伤苗率为2.0%,埋苗率为0.47%。(5)样机田间试验表明:设计的样机能够适应垄上双行种植玉米苗间除草作业。当调整相关参数:齿盘转数186 r/min、锄齿数目12个、锄齿均布半径135 mm、齿盘倾角5~o,该机以作业速度1.86 m/s进行苗间松土除草作业时,5次苗间除草率平均为82.6%,伤苗率为2.92%,埋苗率为0.72%。