秸秆还田是秸秆综合利用最直接最有效的方式。秸秆还田可有效培肥,部分替代氮、磷、钾肥的施用。针对东北地区玉米种植面积大、秸秆产量多、处理时间短的问题,通过在辽宁省阜蒙县实地考察,确定采用机械直注方式可高效快速地将秸秆进行深埋还田。本文通过查阅文献、实地调查、理论分析和试验研究,对玉米秸秆直注还田机的开沟与覆土装置进行设计与试验。本文进行了如下几方面的研究:(1)确定了玉米秸秆直注还田机的总体方案,按农艺要求,提出了直注铲以“富集还田”的方式进行作业,介绍了秸秆直注还田机的结构组成与工作原理;通过设计确定了玉米秸秆直注还田机的传动系统方案,并对传动比进行计算。计算出秸秆直注还田机工作时悬挂所需要的功率和开沟作业所消耗的功率,确定了秸秆还田机作业时所需要的最少功耗。(2)按照农艺与设计要求,对开沟作业的直注铲进行理论设计,分别设计出两种形式的直注铲结构。通过对直注铲工作后的土壤沟型截面的分析设计了空心铲理论尺寸,并对直注铲的铲柄与铲尖分别进行了设计。通过对铲尖工作时受到的土壤阻力分析,得出直注铲工作的最佳速度与入土角度。设计了三种不同方案的覆土装置,通过对比覆土效果,选择圆盘覆土装置为最佳的方案。(3)利用Solidworks软件对直注铲进行建模与装配。利用ANSYS软件对直注铲进行有限元分析。通过仿真模拟两种方案直注铲的工作情况,分析了直注铲受到的阻力随时间的变化、作业后的壅土情况,并通过实际工作情况确定了直注铲的最佳方案。通过对直注铲静力分析,得到了部件易损耗部位受力情况,以便合理设计直注铲结构参数。通过模态分析得到直注铲六阶振型,通过分析结果优化了直注铲结构。(4)根据开沟机作业标准和农艺要求,通过田间试验,测定了直注铲的开沟深度和宽度稳定性。测量结果为开沟深度达到32cm;沟面宽度为31cm,沟底宽度为6cm,直注铲开沟深度变异系数为3.8%;开沟深度稳定性为96.2%。直注铲深松深度达到39cm;深松深度稳定性为98%,秸秆还田率为94.6%,直注铲作业满足国家深松标准且符合设计要求。