荞麦是我国古老的特色作物,生长周期短,耐寒耐旱,广泛分布于我国陕西、内蒙古、四川大凉山等地。中耕除草作为荞麦生长中期重要的田间管理步骤,不同于小麦等作物,荞麦植株主茎杆直立,上半部分分枝叉多,多个植株互相缠绕,增大了中耕除草的难度。由于荞麦特殊的植株特性,中耕除草工作始终是研究中的难点。针对我国现存中耕除草机械目前存在的伤苗率高、除草质量差和作业效率低等问题,仿照人力除草工作,应用农业机械设计理论,机构学原理和仿生学基本理论,结合三维软件Solidworks,仿真软件MATLAB/ANSYS等设计软件计算机仿真,完成了3ZQ-3型荞麦中耕除草机的设计研究。制作样机,进行田间试验,研究了相关机具参数对中耕除草效果的影响。具体研究内容如下:（1）对四杆机构驱动的仿生锄草装置进行设计研究。利用fmincon函数,进行四杆机构优化设计,得到最优的杆长参数为r1=183.9618mm、r2=62.5966mm、r3=122.5839mm、r4=185.4580mm、r5=176.3397mm、r6=182.0056mm,原点坐标（0,0.0035）;利用MATLAB工具中的simulink模块对曲柄摇杆机构进行运动学和动力学仿真,运动学仿真结果表明:当曲柄转速为300r/min时,机组前进速度小于1m/s能够有效避免漏锄现象。动力学仿真结果表明:得到单个锄草工作部最小输入功率为1.54kw,为后期动力选型提供数据支撑;利用动力学和运动学仿真结果,对相关零件进行有限元静力学分析,校核各杆件强度符合要求。（2）对锄刀进行设计研究。参考野兔爪趾和牙齿,利用仿生学原理,完成锄刀外形设计,确定刃口曲线为半径183mm,夹角110°的圆弧,滑切角α在0°～55°之内变化,单侧滑移距离为150mm。刀身整体向内弯曲,便于聚土;应用ANSYS软件对锄刀锄土过程进行计算机模拟,结果表明:锄刀受到最大应力为33.384MPa,最大应力在刀身两侧与刀刃连接处,应变极小。土壤在锄刀刀身曲线作用下,依次由刀身内孔向后排出,符合设计要求。（3）对液控单体仿形机构进行设计研究。液控单体仿形机构采用平行四杆和仿形控制油缸的配合来实现仿形,仿形角α=±26°,上下仿形总为范围h=360mm。对液控单体仿形机构进行运动学分析,确定了液压缸伸缩长度和连杆倾角与仿形量之间的函数关系。进行动力学分析,确定了液压缸工作最大压力。利用动力学和运动学仿真结果,对仿形耳板和仿生除草装置机架进行有限元静力学分析,校核其强度符合要求。（4）对机组工作性能进行分析研究。对机组纵向稳定性和牵引性能进行分析计算,相关参数均在要求范围内,能够保证机组正常工作。利用ANSYS软件对悬挂机架进行了有限元静力学分析,得到悬挂架机架最大位移主要集中在右侧方钢焊接处,整体强度符合要求。（5）试制样机,进行田间试验,结果表明:锄深稳定性变异系数随前进速度增大而增大,随锄刀运动频率先增大后减小。在前进速度0.4m/s～0.8m/s内,锄刀运动频率在4Hz～5Hz之间,锄深稳定性变异系数低于20%,达到要求。