农作物秸秆作为粮食生产中主要的副产品,随着我国粮食产量的日益增长,每年的生产量也逐渐增加。目前我国对秸秆资源的利用率较低,被焚烧、废弃的秸秆数量较大,不仅造成资源浪费,还对我们赖以生存的生活环境产生了不良影响。采用秸秆还田的方法处理秸秆既能解决上述问题,又能提高土壤中有机质含量、改良土壤的物理性状、提高土壤肥力、改善土壤中微量元素比例失衡的状况。是保持农业生产稳产、高产,保证农业可持续发展的重要途径之一。玉米秸秆立体还田机一次作业需同时完成秸秆深施还田与土壤深松作业,并要求将秸秆深施于地表25cm以下的土壤之中。本文结合已有的成熟技术和农艺与农机方面的相关要求,完成了玉米秸秆立体还田机的设计,并对其关键部件深施铲进行了试验研究,确定了玉米秸秆立体还田机的主要参数。该玉米秸秆立体还田机,工作幅宽为2.1m(3垄),可与80~100hp的拖拉机匹配进行工作,还田机与拖拉机悬挂联接,整机牵引力和深施装置的动力由拖拉机提供。工作时,还田机伴随着拖拉机行走,深施铲在土壤深层形成鼠道;通过秸秆深施装置将秸秆输送至深施铲所形成的鼠道中。深施铲作为玉米秸秆立体还田机的主要工作部件,是玉米秸秆立体还田机的主要耗能部件,其结构对其工作时的牵引阻力有显著的影响,本文运用三面楔力学理论,对工作时,深施铲切割土壤产生的阻力1F、深施铲剪切破坏土壤及其与土壤的摩擦阻力2F、深施铲带动土壤破碎的阻力3F进行了分析,确定了合理的深施铲铲形。采用三因素三水平响应曲面法,就深施铲的工作参数:深施铲入土深度、土壤密度和深施铲铲宽,对深施铲行进阻力的影响进行了试验研究。通过回归模型的方差分析,得到各因素对深施铲行进阻力的影响程度依次为:深施铲入土深度>深施铲铲宽>土壤密度;深施铲行进阻力随深施铲入土深度、土壤密度和深施铲铲宽的增加而增大。运用EDEM软件对深施铲的工作过程进行仿真分析,并利用三因素五水平响应曲面法对深施铲铲形进行了仿真优化,研究深施铲铲宽、深施铲排土角和深施铲切土角对深施铲行进阻力的影响,通过回归模型的方差分析得到各因素对深施铲行进阻力的影响程度依次为:深施铲铲宽>深施铲切土角>深施铲排土角。确定了深施铲的最优铲形的参数,深施铲切土角为36~38?之间,深施铲排土角为42?,深施铲铲宽为51mm。进一步将不同试验条件下试验所得行进阻力与仿真所得行进阻力进行比较,结果表明,仿真数据的整体趋势与试验数据的整体趋势相同,误差为9.65%~18.70%,可以认为采用离散元法对深施铲的工作过程进行仿真分析所得到的试验结果具有一定的参考价值。