玉米田间杂草是影响其产量的重要因素之一。为了除去杂草、达到减少除草剂施用量的目的,结合除草作业环境和玉米种植特点,设计了一款机械化学复合式玉米除草机,该机具的机械除草装置和化学除草装置可分别对玉米行间和苗带杂草进行清除。通过理论分析、虚拟样机设计、软件仿真优化、田间试验等多种方法相结合,对机械化学复合式玉米除草机结构及工作性能进行了优化设计。对玉米种植模式及玉米苗、杂草物理参数进行测定,结合农艺要求,对机械化学复合式玉米除草机主要部件和整机进行了设计并采用CATIA建模软件建立除草机的数字样机。通过理论分析计算出除草刀侧切刃刃口曲线方程,并分析了除草刀各个结构参数对功率消耗及作业性能的影响,确定了回转半径R、折弯半径r、刃厚b及刃角i的数值,以及折弯角β、正切刃切削长度l和切土角τ的取值范围。基于离散元EDEM仿真技术建立了除草刀与土壤模型,以土壤扰动率和作业功耗为试验指标,进行了仿真试验,仿真试验结果表明:除草刀最优结构参数组合为折弯角103.316°,正切刃切削长度60 mm,切土角10.689°;在最优组合下,其土壤扰动率为93.86%,平均扭矩为12.496 N-m。设计了环形双圆弧式罩盖,并采用ANSYS FLUENT软件对环形双圆弧式罩盖喷雾流场进行仿真模拟试验,得到其连续相流场的速度矢量分布和离散相运动轨迹。以雾滴沉积率作为试验指标,通过仿真试验获得罩盖的最优结构参数组合为罩盖入口高度48.74 mm,出口长度15.11 mm,喷头距出口平面高度32.53 mm;在最优组合下其雾滴沉积率为68.8%。田间试验结果表明,在除草刀最优结构参数组合下,该装置平均除草率和平均伤苗率分别为90.85%和2.36%,能满足玉米机械除草作业农艺和技术要求;化学除草装置防飘性能喷雾试验结果表明,在五种风速下,罩盖喷雾的雾滴沉积率较常规无罩盖喷雾分别提高了（DPD）11.27%、23.4%、44.48%、55.11%、69.23%,仿真试验与喷雾台试验结果相对误差在8.46%以内。